Η ελεύθερη πτώση είναι ένας τύπος κίνησης που συμβαίνει όταν ένα σώμα είναι υπό την επιρροή μιας δύναμης. Το εγκαταλελειμμένο σώμα, από την ανάπαυση, κινείται κατακόρυφα σε μια πορεία προς τα κάτω λόγω της δράσης της βαρύτητας.
Κοντά στην επιφάνεια της γης, η ελεύθερη πτώση βρίσκεται υπό την επίδραση της επιτάχυνσης της βαρύτητας (g), λαμβάνοντας υπόψη αμελητέα αντίσταση αέρα ή κενού.
Αυτή η κίνηση ταξινομείται ως ομοιόμορφα επιταχυνόμενη. Αυτό σημαίνει ότι η επιτάχυνση είναι σταθερή, καθώς η ταχύτητα με την οποία πέφτει το σώμα αυξάνεται με ρυθμό περίπου 9,8 m / s κάθε δευτερόλεπτο.
Η αντίθετη κίνηση, δηλαδή η ανοδική κίνηση, ονομάζεται ομοιόμορφη καθυστέρηση και λόγω της κατεύθυνσης η επιτάχυνση θεωρείται αρνητική.
φόρμουλες δωρεάν πτώσης
Όπως έχουμε δει, η ελεύθερη πτώση είναι μια ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση επειδή η επιτάχυνση είναι σταθερή κατά μήκος μιας ευθείας, κάθετης διαδρομής.
Όταν ρίχνετε ένα σώμα προς τα κάτω από την ανάπαυση, η αρχική ταχύτητα είναι μηδέν (v0 = 0). Κάτω από τη δράση της βαρύτητας (g), θα χρειαστεί χρόνος (t) για να διανύσει μια συγκεκριμένη απόσταση (h). Έτσι, η ελεύθερη πτώση μπορεί να περιγραφεί από τις εξισώσεις:
Υπολογισμός ταχύτητας ελεύθερης πτώσης:
Οπου,
v είναι η ταχύτητα, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s)
g είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (m / sec2)
t είναι το χρονικό διάστημα, σε δευτερόλεπτα
Υπολογισμός ύψους ελεύθερης πτώσης:
Το ύψος (h) δίνεται σε μέτρα (m).
Εξίσωση Torricelli:
Η εξίσωση του Torricelli είναι χρήσιμη για τον υπολογισμό του ρυθμού πτώσης των προβλημάτων χωρίς δεδομένα χρόνου. Έτσι, μπορούμε να συσχετίσουμε το ύψος (h) με την ταχύτητα (v).
Να θυμάστε ότι η τιμή του g είναι μεταβλητή ανάλογα με το υψόμετρο και το γεωγραφικό πλάτος. Για παράδειγμα, η τιμή 9,80665 m / s2 αντιστοιχεί στην κανονική επιτάχυνση της βαρύτητας σε γεωγραφικό πλάτος 45º και στο επίπεδο της θάλασσας. Ωστόσο, είναι σύνηθες να υπολογίζεται η τιμή στα 10 m / s2 σε ασκήσεις για τη διευκόλυνση των υπολογισμών, καθώς κοντά στην επιφάνεια είναι δυνατόν να το θεωρήσουμε σταθερό.
Δωρεάν πτώση γραφικών
Γραφικά, η ταχύτητα κίνησης σε σχέση με το χρόνο εκφράζεται σε μια αύξουσα ευθεία γραμμή και η μεταβολή της θέσης με την πάροδο του χρόνου σε μια παραβολή.
Δωρεάν ασκήσεις πτώσης
ερώτηση 1
Ενώ ένα σώμα κοντά στην επιφάνεια της γης, υπόκειται σε επιτάχυνση βαρύτητας 10 m / s2, εγκαταλείπεται και μετά από 2 δευτερόλεπτα χτυπά το έδαφος, από ποιο ύψος έπεσε το σώμα χωρίς ελευθερία;
α) 10 μ
β) 15 μ
γ) 20 μ
δ) 30 μ
Σωστή εναλλακτική λύση: γ) 20 μ
Σημειώστε ότι το σώμα έχει εγκαταλειφθεί, επομένως η αρχική ταχύτητα είναι μηδέν. Η δήλωση μας δίνει 2 ζάρια, επιτάχυνση και χρόνο, για να καθοριστεί το ύψος. Επομένως, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση ωριαίας θέσης:
Επομένως, ένα εγκαταλελειμμένο σώμα από ύψος 20 μέτρων φτάνει στο έδαφος σε 2 δευτερόλεπτα.
Ερώτηση 2
Η Μάρτα χτύπησε πάνω από ένα φλιτζάνι που κλίνει σε ένα σημείο. Γνωρίζοντας ότι το αντικείμενο χρειάστηκε 2 δευτερόλεπτα για να φτάσει στο έδαφος, ποια είναι η ταχύτητα που αποκτήθηκε από το κύπελλο κατά τη διάρκεια της κίνησης γνωρίζοντας ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 10 m / s2?
α) 30 m / s
β) 20 m / s
γ) 15 m / s
δ) 10 m / s
Σωστή εναλλακτική λύση:) 20 m / s
Η ταχύτητα στην κίνηση ελεύθερης πτώσης αυξάνεται με σταθερό ρυθμό. Επομένως, για να προσδιορίσουμε πόσο γρήγορα χτυπά το κύπελλο στο έδαφος, χρησιμοποιούμε τον τύπο ταχύτητας, που σχετίζεται με την επιτάχυνση και το χρόνο.
V = g.t
V = 10. 2
V = 20 m / s
ερώτηση 3
Ένα σώμα πέφτει στο έδαφος σε ελεύθερη πτώση με ταχύτητα 30 m / s. Παραβλέποντας την αντίσταση του αέρα και εξετάζοντας την επιτάχυνση της βαρύτητας 10 m / s2, πόσο καιρό κράτησε η κίνηση;
α) 4,0 s
β) 1,0 s
γ) 2,0 s
δ) 3,0 s
Σωστή εναλλακτική λύση: d) d) 3,0 s
Για τον υπολογισμό του χρόνου, χρησιμοποιούμε τον τύπο ταχύτητας:
Επομένως, σε ελεύθερη πτώση με ταχύτητα 30 m / s, η κίνηση διήρκεσε 3 δευτερόλεπτα.
Βρείτε περισσότερες γνώσεις διαβάζοντας τα παρακάτω κείμενα.
- Δωρεάν ασκήσεις πτώσης
- Κάθετη εκτόξευση
- επιτάχυνση της βαρύτητας
- βαρυτική δύναμη
- ομοιόμορφη μετακίνηση
