Se o martelo e a pena se movem na mesma velocidade, por que o cometa e as partículas da cauda se movem em velocidades diferentes?

A partir dessa exibição de um astronauta na lua, jogando um martelo e uma pena e mostrando que eles se movem na mesma velocidade, por que as partículas da cauda dos cometas se afastam do cometa, diminuem a velocidade e caem quando se desintegra? Eles não deveriam se mover na mesma velocidade do cometa? Por exemplo, se a pena estivesse presa ao martelo e estivesse caindo e quebrando, não cairia na mesma velocidade, não começaria a se arrastar para trás e eventualmente cair?

A cauda de um cometa na verdade não está "desacelerando e caindo" do cometa, como você pode esperar ver quando a fumaça flui por trás de um objeto em movimento na Terra. A cauda de um cometa está sendo empurrada para longe do sol pelos ventos e radiação solares . É por isso que a cauda de um comentário sempre aponta para longe do sol e não flui por trás dele.

Se não houvesse outras forças em ação, o coma seria realmente viajar mais ou menos na mesma velocidade com o cometa. Como o material ao redor do núcleo do cometa vaporizava, ele formava um coma ("atmosfera") composto de gás sublimado misturado com poeira, movendo-se na mesma velocidade (mais ou menos ⁽¹⁾ ) que o cometa ... como você observado no vídeo.

⁽¹⁾ Na realidade, sem os ventos solares, o coma do cometa continuaria a se mover para fora, pois sua velocidade de expulsão superaria facilmente a fraca força gravitacional do cometa.

As partículas da cauda de um cometa são ejetadas, de modo que possuem uma velocidade distinta da do cometa. Além disso, eles orbitam o Sol em uma órbita semelhante à do cometa quando foram ejetados, não diminuem a velocidade.

Sobre o martelo e a pena, não é o mesmo apenas quebrar do que ser expulso. Se o martelo estourar a pena ao cair, a pena atrasará muito mais do que a queda do martelo.

Existem mais alguns elementos que você pode considerar. Por exemplo, ao largar um martelo com uma pena na terra, a pena desce mais devagar que o martelo. Razão: embora a força da gravidade seja a mesma, sua massa e a resistência das forças externas enfrentadas por elas são uma história completamente diferente. O ar entre o objeto e o solo também deve ser levado em consideração. Enquanto a lua carece de atmosfera e, portanto, elas caem relativamente à mesma velocidade (apenas com baixa gravidade agindo sobre elas).

Como em http://en.wikipedia.org/wiki/Comet_tail

À medida que um cometa se aproxima do Sistema Solar interno, a radiação solar faz com que os materiais voláteis dentro do cometa vaporizem e fluam para fora do núcleo, levando poeira com eles. Os fluxos de poeira e gás liberados formam uma atmosfera enorme e extremamente tênue ao redor do cometa chamado coma, e a força exercida no coma pela pressão de radiação solar e pelo vento solar faz com que uma cauda enorme se forme, o que aponta para longe do Sol. .

Semelhante ao ar que atua na pena destacada (como dito acima), a pressão da radiação solar e os ventos solares atuam nos detritos da cauda do cometa. Por exemplo, você solta um artigo de um veículo em movimento, ele cai no chão em vez de voar no ar na mesma velocidade. A desaceleração e forças opostas, como ventos solares, causam lentidão.

ATUALIZAÇÃO: A razão pela qual a massa é levada em consideração se deve ao fato de que a massa é diretamente proporcional à gravidade. Portanto, aumentar a massa significa aumento da atração gravitacional. É por isso que objetos mais pesados, como martelo, caem mais rápido que objetos mais leves, como penas. Explicar isso seria uma questão de física e não de astronomia, que é irrelevante para este site e deve ser discutida no site de troca de pilhas físicas.