空気抵抗有 自由落下運動 質量の関係

質問

空気抵抗がある場合の自由落下速度は、質量の影響を受けるのでしょうか？

下記のサイトでは質量の入力欄があります。

http://keisan.casio.jp/has10/SpecExec.cgi

抗力係数？と記載してあるサイトもあります。

http://hooktail.maxwell.jp/cgi-bin/yybbs/yyregi.cgi?room=room1&mode=past&pas=view&pastlog=0035&no=27536

回答No.3

altair-m42

No2です。

＞(1)落下物体が重いほどその影響は少なくなるのはなぜか？空気分子がぶつかるのは物体の表面であり
＞　質量とは関係ないのでは？？重いほど重力が大きいからとした場合には(2)の疑問
空気分子がぶつかるのは確かに物体の表面ですが、物体がどれだけ空気分子の影響を受けるかは物体の質量によります。
例えば、今度は風船とボーリング球をそれぞれワイヤーで空中に吊ってみます。
これに空気分子と見せかけた米粒をぶつけた場合、風船の方が大きく揺れるはずです。

(2)空気が無い場合は、なぜ質量は関係なくなるのか？
重い方が重力は大きいですが、物体の動かしにくさも大きくなるため、軽くても重くても同じように落ちて行きます。

回答No.2

altair-m42

＞空気抵抗がある場合の自由落下速度は、質量の影響を受けるのでしょうか？

はい、関係あります。
落下速度が速いか、遅いかで質量の影響力は変わってきますが、
いずれにせよ空気抵抗を考えた時には影響はあるでしょう。
どれくらいの影響が出るかを計算するのは結構難しいので、定性的には以下のように考えればよいのでは？

空気抵抗とはそもそも空気分子(酸素とか窒素とか)が落下物体とぶつかって抵抗力になります。
このときに落下物体が重いほどその影響は少なくなります。
風船を空気中で落下させた時と、同じ大きさのボーリング球を落下させた時を想像すれば、
質量の影響があるのは非常に簡単に想像できるでしょう。

補足

回答ありがとうございます。
ガリレオの”物体が自由落下するときの時間は、落下する物体の質量には依存しない”のイメージが強く
頭の中にあり質問につながりました。

教えて頂いた考え方はシンプルでわかりやすいのですが、逆に下記の疑問が生ました。

(1)落下物体が重いほどその影響は少なくなるのはなぜか？空気分子がぶつかるのは物体の表面であり
　質量とは関係ないのでは？？重いほど重力が大きいからとした場合には(2)の疑問

(2)空気が無い場合は、なぜ質量は関係なくなるのか？

お手数ですがご回答をお願いします。

回答No.1

Tacosan

「同じ形状で異なる質量を持つ物質を考えたときに自由落下速度が違うか」という質問であれば, 当然違うと考えるべきでしょう. 普通, 空気抵抗は質量には依存しないとするはずです.