Perché due oggetti grandi o piccoli cadono alla stessa velocità?

Due oggetti che cadono, indipendentemente dalla loro massa, non cadranno necessariamente alla stessa velocità. In assenza di resistenza dell'aria, tutti gli oggetti accelerano a causa della gravità ad una velocità di circa 9,8 metri al secondo quadrato (32 piedi al secondo quadrato). Tuttavia, la presenza di resistenza dell'aria, nota anche come resistenza, farà sì che la velocità degli oggetti in caduta vari a seconda delle loro dimensioni, forma e altri fattori.

Gli effetti della resistenza dell'aria sono più significativi per gli oggetti più piccoli con una superficie maggiore rispetto alla loro massa rispetto agli oggetti più grandi con una superficie minore rispetto alla loro massa. Questo perché la forza di trascinamento è proporzionale alla superficie dell'oggetto e alla velocità del flusso d'aria attorno ad esso. Oggetti più piccoli, come una piuma, subiranno una maggiore resistenza all'aria rispetto a oggetti più grandi, come una palla da bowling. Di conseguenza, l'oggetto più piccolo cadrà più lentamente dell'oggetto più grande.

Nelle condizioni del mondo reale, l'accelerazione dovuta alla gravità viene modificata dalla forza di trascinamento, risultando in un'accelerazione osservata inferiore. La velocità con cui la velocità di un oggetto aumenta a causa della gravità e diminuisce a causa della resistenza determinerà la sua "velocità terminale", la velocità costante alla quale la forza di resistenza bilancia la forza gravitazionale.

Nel famoso esperimento condotto da Galileo Galilei nel XVI secolo, due oggetti di massa diversa furono lanciati contemporaneamente dalla Torre Pendente di Pisa. Mentre entrambi gli oggetti raggiungevano il suolo più o meno nello stesso momento, Galileo notò che l'oggetto più pesante lo faceva leggermente più velocemente. Tuttavia, questa osservazione non era dovuta solo alla massa degli oggetti, ma piuttosto a una combinazione di massa, forma e resistenza dell’aria.

Pertanto, mentre si afferma comunemente che due oggetti cadono alla stessa velocità a causa della gravità, ciò è vero solo nel vuoto teorico in cui la resistenza dell'aria è assente. In presenza di aria, gli oggetti subiscono una forza di resistenza che influisce sulla loro velocità e fa sì che gli oggetti più piccoli cadano più lentamente di quelli più grandi.