السقوط الحر هو نوع من الحركة يحدث عندما يكون الجسم تحت تأثير قوة. يتحرك الجسم المهجور ، من السكون ، عموديًا في مسار هبوطي بسبب تأثير الجاذبية.
بالقرب من سطح الأرض ، يكون السقوط الحر تحت تأثير تسارع الجاذبية (g) ، مع الأخذ في الاعتبار مقاومة الهواء أو الفراغ المهملة.
تصنف هذه الحركة على أنها متسارعة بشكل منتظم. هذا يعني أن التسارع ثابت ، حيث أن السرعة التي يسقط بها الجسم تزداد بمعدل 9.8 م / ث كل ثانية.
تسمى الحركة المعاكسة ، أي الرمي لأعلى ، بالحركة المتأخرة بشكل موحد وبسبب الاتجاه يعتبر التسارع سالبًا.
صيغ السقوط الحر
كما رأينا ، السقوط الحر هو حركة متسارعة بشكل منتظم لأن العجلة ثابتة على طول مسار مستقيم عمودي.
عند رمي جسم لأسفل من السكون ، تكون السرعة الابتدائية صفرًا (v0 = 0). تحت تأثير الجاذبية (g) ، سوف يستغرق الأمر وقتًا (t) للسفر مسافة معينة (h). وبالتالي ، يمكن وصف السقوط الحر بالمعادلات:
حساب سرعة السقوط الحر:
أين،
v السرعة بالأمتار في الثانية (م / ث)
g هي عجلة الجاذبية بالأمتار في الثانية المربعة (m / sec2)
t هو الفاصل الزمني بالثواني (ثوان)
حساب ارتفاع السقوط الحر:
الارتفاع (ح) معطى بالأمتار (م).
معادلة توريسيللي:
معادلة توريتشيلي مفيدة في حساب معدل الانخفاض في المشاكل بدون بيانات الوقت. وبالتالي ، يمكننا ربط الارتفاع (ح) بالسرعة (ت).
تذكر أن قيمة g متغيرة حسب الارتفاع وخط العرض. على سبيل المثال ، القيمة 9.80665 م / ث2 يتوافق مع التسارع الطبيعي للجاذبية عند خط عرض 45 درجة وعلى مستوى سطح البحر. ومع ذلك ، فمن الشائع تقريب القيمة إلى 10 م / ث2 في التدريبات لتسهيل العمليات الحسابية ، حيث يمكن اعتبارها ثابتة بالقرب من السطح.
رسومات السقوط الحر
بيانياً ، يتم التعبير عن سرعة الحركة فيما يتعلق بالوقت في خط مستقيم صاعد وتغير الموضع بمرور الوقت في القطع المكافئ.
تمارين السقوط الحر
السؤال رقم 1
في حين أن الجسم قريب من سطح الأرض ، يخضع لجاذبية تسارع قدره 10 م / ث2، مهجور وبعد ثانيتين ارتطمت بالأرض ، من أي ارتفاع سقط الجسم الحر؟
أ) 10 م
ب) 15 م
ج) 20 م
د) 30 م
البديل الصحيح: ج) 20 م
لاحظ أنه تم التخلي عن الجسم ، وبالتالي فإن السرعة الابتدائية تساوي صفرًا. يعطينا البيان حجري نرد ، التسارع والوقت ، حتى يتم تحديد الارتفاع. لذلك ، يمكننا استخدام معادلة مركز الساعة:
لذلك ، يصل جسم مهجور من ارتفاع 20 مترًا إلى الأرض في ثانيتين.
السؤال 2
طرقت مارتا كوبًا كان مستريحًا في مكان ما. مع العلم أن الجسم استغرقت ثانيتين للوصول إلى الأرض ، ما هي السرعة التي اكتسبها الكأس أثناء الحركة مع العلم أن تسارع الجاذبية هو 10 م / ث2?
أ) 30 م / ث
ب) 20 م / ث
ج) 15 م / ث
د) 10 م / ث
البديل الصحيح :) 20 م / ث
تزداد سرعة حركة السقوط الحر بمعدل ثابت. لذلك ، لتحديد مدى سرعة اصطدام الكأس بالأرض ، نستخدم صيغة السرعة التي تربط بين التسارع والوقت.
الخامس = غ
الخامس = 10. 2
V = 20 م / ث
السؤال 3
يُسقط جسم على الأرض في حالة سقوط حر بسرعة 30 م / ث. إهمال مقاومة الهواء ومراعاة تسارع الجاذبية 10 م / ث2، إلى متى استمرت هذه الخطوة؟
أ) 4.0 ثانية
ب) 1.0 ثانية
ج) 2.0 ثانية
د) 3.0 ثانية
البديل الصحيح: د) د) 3.0 ث
لحساب الوقت ، نستخدم معادلة السرعة:
لذلك ، في حالة السقوط الحر بسرعة 30 م / ث ، استمرت الحركة لمدة 3 ثوانٍ.
احصل على مزيد من المعرفة من خلال قراءة النصوص أدناه.
- تمارين السقوط الحر
- إطلاق عمودي
- تسارع الجاذبية
- قوة الجاذبية
- حركة متنوعة بالتساوي
