valt materie in een vacuüm met een directe constante snelheid naar beneden of accelereren ze eerst nog terwijl ze vallen/aangetrokken worden?

er is mij laatst verteld dat als wij op de aarde een vacuüm creëren, en in deze vacuüm een veer en een stukje lood loslaten, de veer en lood even snel vallen. dit zou moeten komen omdat er geen weerstand van materie meer aanwezig is in dit vacuüm en enkel de gravitatie krachten hun werk doen.

maar op het moment dat we objecten niet in een vacuüm loslaten en de objecten aangetrokken worden door de zwaartekracht accelereert het object, alvorens het op zijn maximum snelheid (bepaald door gewicht van de massa) valt/aangetrokken wordt. is dit ook zo bij het geval van een vacuum?

Weet jij het antwoord?

/2500

Het beste antwoord

In een vacuum blijven de objecten met dezelfde snelheid accelereren. Ze bereiken dus geen maximum snelheid. De maximum snelheid komt alleen doordat er luchtweerstand is. Bij afwezigheid hiervan blijft een object versnellen. (Er werkt immers continu een kracht op)

Ja, op aarde in een vacuüm acceleren de vallende voorwerpen alle met dezelfde versnelling g. Toegevoegd na 40 seconden: g zijnde de val-versnelling van 9,81 m/sec2

Als je objecten laat vallen in een NIET-vacuum, komt dat niet door het "gewicht van de massa" zoals jij zegt, maar door de luchtweerstand die het vallende object ondervindt. De kracht van deze luchtweerstand werkt in tegenovergestelde richting van de zwaartekracht, en wordt groter naarmate het object sneller valt. Het kost wel meer kracht om een bewegend voorwerp te vertragen dat zwaar is, dan een voorwerp dat licht is. Dat geldt in een vacuum net zoals in een niet-vacuum, maar in een niet-vacuum is er ook daadwerkelijk een kracht aanwezig die probeert het bewegende voorwerp te vertragen: de luchtweerstand. Bij lood zal de luchtweerstand hier dus minder goed in slagen dan bij het veertje. Op een gegeven moment heffen de zwaartekracht en de luchtweerstand (wrijvingskracht) elkaar op en zal het vallende object niet meer verder versnellen. Bij het veertje zal dit op lagere snelheid gebeuren dan bij het lood. Aangezien deze tegenwerkende kracht in een vacuum ontbreekt, zal het vallende voorwerp (ongeacht of het een veer of een stuk lood is) blijven versnellen tot het iets raakt, of het het centrum van de zwaartekracht voorbij gaat.

Neen , het voorwerp blijft versnellen tot het ophoudt met vallen. Toegevoegd na 6 minuten: Zou het op aarde zonder atmosfeer gaan regenen (nogal tegenstrijdig overigens), dan bereiken de druppels snelheden de de persoon die de druppels op het hoofd krijgt , knock out trommelen. Natuur lijk rammelt dit voorbeeld aan alle kanten, in vacuum verdampt water zeer snel, dus zou het onder nul moeten zijn. De bevroren druppels zouden wel eens gaten in het hoofd kunnen slaan, als er geen atmosfeer was. Zelfs een veertje kan dan nog snoeihard aankomen, de eindsnelheid wordt immers bepaald door de lengte van het versnellingstraject. Toegevoegd na 18 minuten: Dat klinkt onwezenlijk maar de impact van een voorwerp wordt bepaald door de (eind) snelheid en de massa , immers E=1/2MV2. Zo kan een veertje een snelheid halen die er voor zorgt dat het aantal afgegeven joules bij impact (nog steeds in vacuum) een mens of dier kan doden. Immers kogels zijn van lood gemaakt. Lood is eigenlijk een heel zacht metaal, je kunt het met de hand vouwen en zelfs met een (bot) mes snijden. Een (wapen)kogel vervormt door de impact maar het is de afgegeven energie die de meeste schade berokkent. Men kiest voor lood (of bismuth) vanwege de hoge dichtheid omdat er immers op aarde geen vacuum heerst en de kogel dus afgeremd wordt. In een vacuum is de gravitatiekracht de enige factor die de snelheid van het voorwerp beinvloedt. We mogen dus heel blij zijn met onze atmosfeer. Het is dus het vacuum in de ruimte die relatief kleine voorwerpen zo gevaarlijk maken, de opgebouwde snelheid (of het verschil in snelheid tussen aarde en voorwerp) kan zo groot zijn dat de energie die bij de botsing vrij komt die van waterstofbommen vele malen kan overtreffen, uitgaande van een voorwerp die zo groot is als een huis, een relatief klein en moeilijk te detecteren stukje ruimtemateriaal.

Het voorwerp blijft versnellen, meer dan in een niet-vacuum, maar kent ook in een vacuum een eindsnelheid. Zoals de (speciale) relativiteitstheorie beschrijft: om een voorwerp te versnellen, is er energie (t.g.v. een kracht) nodig. Hoe harder het voorwerp al gaat, hoe meer energie nodig is om het voorwerp nog iets te versnellen. Als je in de buurt komt van de snelheid van het licht (ongeveer 300.000 km/s), is er uiteindelijk oneindig veel energie nodig om het voorwerp nog iets te versnellen. Zie ook bijgevoegde grafiek. Dit is precies waarom er geen voorwerpen (massa's, maar ook massaloze deeltjes, zoals misschien neutrino's (massa niet bekend, indien aanwezig: zeer klein) en uiteraard lichtdeeltjes zelf) sneller dan het licht kunnen. Aldus de theorie, die vooralsnog niet experimenteel weerlegd is :). Een formule waarin je dit ook kunt zien: v = c wortel( 1 - m^2c^4/E^2) Hierin is v de snelheid van het object, c de snelheid van het licht, m de massa van het object en E de energie die 'in het object is gestopt' om snelheid v te krijgen. Om überhaupt snelheid c te halen, heb je een 1 nodig in de wortel, dus moet in de wortel de breuk 0 worden. Dit bereik je alleen bij oneindig grote E. In de limiet is de eindsnelheid c en in de praktijk zullen massa's als veertjes en loden blokken niet in de buurt komen van c (want je ziet ook in de breuk: hoe groter m, hoe groter de noemer van de breuk, dus nog eens hoe groter E). In de praktijk is het zo dat bijvoorbeeld een meteoor een grotere snelheid kan hebben in het vacuüm dan in onze atmosfeer. Hij wordt dan afgeremd door wrijving. Een meteoor kan zelfs uit elkaar spatten door de remmende kracht van de atmosfeer. In 2010 hebben ze een 'zonneschip' in de ruimte gebracht. Dit is een schip met zeilen die fotonen (lichtdeeltjes) van de zon opvangen. Hoewel fotonen massaloos zijn, hebben ze een (kleine) impuls. In het vacuüm is die impuls groot genoeg om het schip een minieme versnelling te geven. En het schip kan die fotonen nog heel lang blijven opvangen - het zullen er steeds minder worden, hoe verder van de zon en uiteindelijk wordt er een andere ster bereikt waarvan de fotonen het schip in een andere richting sturen. Natuurlijk kunnen ook planeten dit ding uit zijn koers halen of kapot maken. In principe kan dit schip oneindig door versnellen, maar zal nog steeds niet c halen. Het is zo dat de versnelling met steeds kleinere stapjes toeneemt tot de stapjes oneindig klein zijn... :)

Bronnen:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Massa-energierelatie
http://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnezeil

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100