Por que dois objetos grandes ou pequenos caem com a mesma velocidade?

Dois objetos em queda, independentemente de sua massa, não cairão necessariamente exatamente com a mesma velocidade. Na ausência de resistência do ar, todos os objetos acelerarão devido à gravidade a uma taxa de aproximadamente 9,8 metros por segundo quadrado (32 pés por segundo quadrado). No entanto, a presença da resistência do ar, também conhecida como arrasto, fará com que a velocidade da queda dos objetos varie dependendo do seu tamanho, forma e outros fatores.

Os efeitos da resistência do ar são mais significativos para objetos menores com uma área superficial maior em relação à sua massa, em comparação com objetos maiores com uma área superficial menor em relação à sua massa. Isso ocorre porque a força de arrasto é proporcional à área da superfície do objeto e à velocidade do fluxo de ar ao seu redor. Objetos menores, como uma pena, experimentarão maior resistência do ar em comparação com objetos maiores, como uma bola de boliche. Como resultado, o objeto menor cairá mais lentamente que o objeto maior.

Em condições do mundo real, a aceleração da gravidade é modificada pela força de arrasto, resultando em uma menor aceleração observada. A taxa na qual a velocidade de um objeto aumenta devido à gravidade e diminui devido ao arrasto determinará sua "velocidade terminal", a velocidade constante na qual a força de arrasto equilibra a força gravitacional.

Na famosa experiência realizada por Galileu Galilei no século XVI, dois objetos de massas diferentes foram lançados simultaneamente da Torre Inclinada de Pisa. Embora ambos os objetos tenham atingido o solo aproximadamente ao mesmo tempo, Galileu notou que o objeto mais pesado o fez um pouco mais rápido. No entanto, esta observação não se deveu apenas à massa dos objetos, mas sim a uma combinação de massa, forma e resistência do ar.

Portanto, embora seja comumente afirmado que dois objetos caem à mesma velocidade devido à gravidade, isto é verdade apenas num vácuo teórico onde a resistência do ar está ausente. Na presença de ar, os objetos sofrem uma força de arrasto que afeta sua velocidade e faz com que objetos menores caiam mais lentamente do que objetos maiores.