Warum fallen zwei große oder kleine Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit?

Zwei fallende Objekte fallen unabhängig von ihrer Masse nicht unbedingt mit der exakt gleichen Geschwindigkeit. Ohne Luftwiderstand werden alle Objekte aufgrund der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,8 Metern pro Sekunde im Quadrat (32 Fuß pro Sekunde im Quadrat) beschleunigt. Allerdings führt der Luftwiderstand, auch Luftwiderstand genannt, dazu, dass die Geschwindigkeit fallender Objekte je nach Größe, Form und anderen Faktoren variiert.

Die Auswirkungen des Luftwiderstands sind bei kleineren Objekten mit einer größeren Oberfläche im Verhältnis zu ihrer Masse stärker ausgeprägt als bei größeren Objekten mit einer kleineren Oberfläche im Verhältnis zu ihrer Masse. Dies liegt daran, dass die Widerstandskraft proportional zur Oberfläche des Objekts und zur Geschwindigkeit des Luftstroms um es herum ist. Kleinere Objekte, wie zum Beispiel eine Feder, erfahren einen größeren Luftwiderstand als größere Objekte, wie zum Beispiel eine Bowlingkugel. Dadurch fällt das kleinere Objekt langsamer als das größere Objekt.

Unter realen Bedingungen wird die Erdbeschleunigung durch die Widerstandskraft verändert, was zu einer geringeren beobachteten Beschleunigung führt. Die Geschwindigkeit, mit der die Geschwindigkeit eines Objekts aufgrund der Schwerkraft zunimmt und aufgrund des Widerstands abnimmt, bestimmt seine „Endgeschwindigkeit“, die konstante Geschwindigkeit, bei der die Widerstandskraft die Gravitationskraft ausgleicht.

Bei dem berühmten Experiment von Galileo Galilei im 16. Jahrhundert wurden zwei Objekte unterschiedlicher Masse gleichzeitig vom Schiefen Turm von Pisa geworfen. Während beide Objekte ungefähr zur gleichen Zeit den Boden erreichten, stellte Galileo fest, dass das schwerere Objekt dies etwas schneller tat. Allerdings war diese Beobachtung nicht allein auf die Masse der Objekte zurückzuführen, sondern vielmehr auf eine Kombination aus Masse, Form und Luftwiderstand.

Während daher allgemein behauptet wird, dass zwei Objekte aufgrund der Schwerkraft mit der gleichen Geschwindigkeit fallen, trifft dies nur auf ein theoretisches Vakuum zu, in dem es keinen Luftwiderstand gibt. In Gegenwart von Luft erfahren Objekte eine Widerstandskraft, die ihre Geschwindigkeit beeinflusst und dazu führt, dass kleinere Objekte langsamer fallen als größere Objekte.