Twee voorwerpen met min of meer dezelfde vorm moeten toch ongeveer even snel naar beneden vallen, onafhankelijk van hun gewicht?

Jan, 32 jaar
24 augustus 2010

Beste wetenschappers,

Thuis heb ik een voetbal, en daarnaast een ballon die opgeblazen is tot ongeveer dezelfde diameter als de voetbal. De ballon weegt natuurlijk minder dan de voetbal, en is ook niet zo mooi rond als de bal...

Nu doe ik een experiment door de beide voorwerpen gelijktijdig te laten vallen, en de ballon valt veel trager naar beneden dan de bal! Ik kan begrijpen dat er een beetje verschil op zit (de twee vormen zijn niet identiek dus de luchtweerstand ook niet), maar we spreken hier echt over een groot verschil en niet over een onnauwkeurige meting.

Ook mijn vrouw moest even knipperen met de ogen; sinds Galileo weten we toch dat het gewicht bij eenzelfde vorm er niet toe doet?

Wat is dan de belangrijkste factor die hier zo sterk roet in het eten komt gooien? Zien wij iets over het hoofd?

Alvast bedankt voor het antwoord!

Antwoord

Het is een beetje moeilijk om op uw vraag te antwoorden zonder formules te gebruiken. Laat ons proberen.

Uit de traagheidswet van Newton volgt dat de versnelling van een voorwerp gelijk is aan de totale kracht op dat voorwerp gedeeld door de massa van dat voorwerp.  Voor een (in vacuüm) vallend voorwerp is de totale kracht de aantrekkingskracht (gravitatiekracht) van de aarde en die is evenredig met de massa van het voorwerp. Je hebt de massa van het voorwerp in de teller en de noemer staan en de versnelling wordt dus onafhankelijk van de massa: alle voorwerpen vallen met dezelfde versnelling naar de aarde. Merk op dat de vorm van het voorwerp hier niet in voorkomt.

Maar iedereen die ogen in zijn kop heeft weet dat dit niet waar is. Dit komt omdat er in lucht een bijkomende kracht optreedt die de valbeweging afremt: de wrijving met de lucht. Deze kracht is een beetje complex, maar benaderend kan men stellen dat ze afhangt van de vorm (eerder de doorsnede) van het voorwerp en de snelheid van het voorwerp. De massa van het voorwerp komt hier niet in voor. De totale kracht is nu de gravitatiekracht (die evenredig is met de massa, maar niet afhangt van de vorm) min de wrijvingskracht (die niet afhangt van de massa, maar wel van de vorm). Als je dit deelt door de massa, kom je op een versnelling uit die afhangt van de massa: net zoals je waarneemt.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2022
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door EOS vzw