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과학

자유 낙하

자유 낙하과학
영문명
Free fall
뉴턴 역학의 조건
중력 외의 힘을 무시
지표 근처의 근사
중력가속도가 거의 일정
주의할 구분
낙하 중 공기 저항과 다름
자유 낙하는 물체가 중력만을 받으며 움직이는 상태를 가리킨다. 지표 가까이에서 짧은 거리를 떨어질 때는 중력가속도를 일정하다고 근사할 수 있지만, 자유 낙하 자체가 항상 일정한 가속도를 뜻하는 것은 아니다.

손을 떠난 공

공을 놓으면 중력이 아래 방향으로 작용한다. 공기 저항이 충분히 작다고 볼 수 있는 조건에서는 중력만 받는 모형으로 운동을 설명할 수 있다. 깃털처럼 공기 저항의 영향이 큰 물체는 같은 모형과 실제 움직임의 차이가 크게 나타난다.

가속도와 질량

같은 위치에서 중력만 고려하면 서로 다른 질량의 물체는 같은 중력가속도를 갖는다. 무거운 물체에 작용하는 중력이 더 크더라도 운동 변화에 대한 관성도 함께 커지기 때문이다. 실제 공기 속에서는 모양과 크기, 저항이 달라 낙하 모습이 달라질 수 있다.

등가속도 근사의 범위

지표 부근의 작은 높이 차이에서는 중력의 크기와 방향 변화를 무시해 등가속도 운동으로 다루기 쉽다. 지구에서 멀리 떨어진 구간이나 긴 거리에서는 중력이 거리와 함께 달라지는 점을 고려해야 한다. 일정한 가속도는 특정 조건의 근사다.

위성도 계속 떨어질 수 있다

다른 힘을 무시한 지구 궤도의 위성은 중력을 받으며 자유 낙하한다고 볼 수 있다. 옆으로 움직이는 속도가 있어 지표에 곧바로 부딪히는 대신 경로가 휘어진다. 궤도에서 느끼는 무중량 상태를 중력이 전혀 없다는 뜻으로 읽어서는 안 된다.

관련 문서

중력 / 가속도 / 궤도 / 질량