Zřejmě jste měl na myslí volný pád kamene vrženého v zemském gravitačním poli. Pokud se přidržíme zjednodušení, zanedbáme vliv odporu vzduchu a budeme uvažovat pád kamene v blízkosti zemského povrchu rychlostmi podstatně menšími než rychlost světla, pak jde o pohyb v homogenním gravitačním poli se zrychlením rovném tíhovému zrychlení, tedy rychlosti, která je na hmotnosti kamene nezávislá.

Tuto skutečnost odhalil svými experimenty Galileo Galilei, který k tomuto účelu využil šikmé věže v Pise, a tak vyvrátil do té doby zažitou Aristotelovu představu, že rychlost volného pádu závisí na hmotnosti padajícího tělesa.

Skutečně na Měsíci, kde není atmosféra, bude padat k jeho povrchu peříčko i kámen stejně rychle bez ohledu na svůj tvář a hmotnost, to znamená, pustím-li oba předměty že stejně výšky současné, dopadnou na měsíční povrch ve stejný okamžik. I v případě homogenního gravitačního pole je tíhové zrychlení ovlivněno vzdálenosti od pólu, neboť vzhledem k rotaci Země kolem své osy je třeba započítat vliv odstředivé síly. Na pólech padají kameny rychleji než na rovníku a tento jev je snadno měřitelný. Obě Vaše tvrzení, zvláště druhé z nich, jsou proto mylná.

Ve zkoumání pádu kamene můžeme pokračovat dále. Vezmeme-li v úvahu Newtonův gravitační zákon, pak uvidíme, že vzhledem k ohromné hmotnosti Země ve srovnání s hmotnosti kamene, závisí tíhové zrychlení, a tedy rychlost pádu, nikoliv na hmotnosti kamene, ale jen na hmotnosti Země, neboť účinek hmotnosti kamene o velikosti několika kilogramů na svou rychlost je velikosti poměru hmotnosti kamene a Země. Naopak podstatná je závislost tíhového zrychlení na vzdálenosti od středu Země, tedy nadmořské výšce, kdy s jejím růstem klesá, proto se snadněji skáče do dálky nebo do výšky v místech s větší nadmořskou výškou. Rovněž závisí na vzdálenosti od Měsíce, jehož gravitační působení se projevuje například přílivem a odlivem, menší je slapové působení Slunce. Nezanedbatelné nejsou malé variace tíhového zrychlení v důsledku lokálních změn hustoty hornin, tohoto jevů využívají geologové při hledání nerostných surovin.

Mohl jste ovšem mít na myslí případ volného pádu v gravitačním poli za přítomnosti atmosféry. Při malých rychlostech je odpor vzduchu úměrný lineárnímu rozměrů kamene, jeho rychlosti, při větších rychlostech je odpor úměrný druhé mocnině rychlosti a závisí výrazně na geometrickému tvaru tělesa. Těmito problémy se zabývá aerodynamika, případně balistika. V tomto podstatně složitějším případě již pohyb kamene v gravitačním poli bude na jeho hmotnosti či přesněji tvaru a hustotě záviset, z aerodynamického hlediska se peří a kámen volně pohybují ve vzduchu ve zcela rozdílných režimech.

Zdraví Jaromír Křepelka Zachovat mezery