6. Spadek swobodny

Spadek swobodny – spadek ciała pod wpływem siły grawitacji bez prędkości początkowej. Ciało spada ruchem jednostajnie przyspieszonym

Na Ziemi przyjmuje się, że ciała spadają z przyspieszeniem średnim równym g = 9,81 . Często zaokrągla się to przyspieszenie do 10 .

Spadek ciał nie zależy od masy ciała a tylko od jego kształtu (Jeżeli założymy opór powietrza).Na Księżycu spadek ciał nie zależy ani od masy ani od właściwości geometrycznych (brak atmosfery eliminuje siły oporu).

Jako pierwszy niezależność czasu spadania od masy badał Galileusz. Z wieży spuścił dwie kule o różnych masach ale o tych samych objętościach. Twierdził, że kule spadły jednocześnie. Pominiemy fakt, że na pewno nie mógł dokonać pomiaru czasu spadania dokładnie (nie były wtedy dostępne zegarki, stopery). Galileusz wykonał wcześniej eksperyment myślowy, który udowodnił , ze spadek ciał nie zależy od masy.

Dowód myślowy Galileusza

Założenie: Ciało o większej masie M spada szybciej niż ciało o mniejszej masie m.

Teza I : Złączone ciała (M + m) powinny spadać szybciej niż ciało o masie M.

Dowód I : Jeżeli złączymy ciała, to zgodnie z założeniem ciało M będzie chciało spaść szybciej od ciała m. Ciało m hamuje ciało M i czas spadania ciała (M + m) będzie dłuższy od ciała M. Ciało o masie większej (M +m) spada wolniej od ciała o mniejszej masie m. Teza jest więc nieprawdziwa – ciało o większej masie nie spada szybciej.

Podobny dowód można przeprowadzić dla założenia, że ciało o masie (M + m) spada wolniej.

Wniosek: Spadek ciał jest niezależny od ich mas.

Spadanie ciał wyjaśnił dopiero Newton.
Na ciało o mniejszej masie działa mniejsza siła grawitacji, ale ciało to mniej się tej sile opiera ( ma większą bezwładność). Dlatego też ciało to pomimo różnych mas spadają z tym samym przyspieszeniem i w tym samym czasie.

A jak spadną cegły na rysunku poniżej?

Jeżeli grawitacji by nie było, to nie zależnie od ciała spadały by one jednocześnie (słoń i mrówka spadałyby tak samo)