Vrije val is een soort beweging die optreedt wanneer een lichaam onder invloed staat van een kracht. Het verlaten lichaam beweegt vanuit rust verticaal in een neerwaartse baan door de werking van de zwaartekracht.
Nabij het aardoppervlak vindt vrije val plaats onder invloed van zwaartekrachtversnelling (g), rekening houdend met verwaarloosbare lucht- of vacuümweerstand.
Deze beweging wordt geclassificeerd als eenparig versneld. Dat wil zeggen dat de versnelling constant is, aangezien de snelheid waarmee het lichaam valt toeneemt met een snelheid van ongeveer 9,8 m/s per seconde.
De tegenovergestelde beweging, dat wil zeggen de opwaartse worp, wordt uniform vertraagde beweging genoemd en vanwege de richting wordt de versnelling als negatief beschouwd.
vrije val formules
Zoals we hebben gezien, is vrije val een eenparig versnelde beweging omdat de versnelling constant is langs een recht, verticaal pad.
Wanneer een lichaam vanuit rust naar beneden wordt gegooid, is de beginsnelheid nul (v0 = 0). Onder invloed van de zwaartekracht (g) duurt het tijd (t) om een bepaalde afstand (h) af te leggen. Dus vrije val kan worden beschreven door de vergelijkingen:
Berekening vrije valsnelheid:
Waar,
v is de snelheid, in meter per seconde (m/s)
g is de versnelling van de zwaartekracht, in meter per seconde kwadraat (m/sec2)
t is het tijdsinterval, in seconden (s)
Berekening vrije valhoogte:
Hoogte (h) wordt gegeven in meters (m).
Torricelli-vergelijking:
De vergelijking van Torricelli is nuttig voor het berekenen van de valsnelheid van problemen zonder tijdgegevens. We kunnen dus hoogte (h) relateren aan snelheid (v).
Onthoud dat de waarde van g variabel is, afhankelijk van hoogte en breedtegraad. Bijvoorbeeld de waarde 9,80665 m/s2 komt overeen met de normale versnelling van de zwaartekracht op 45º breedtegraad en op zeeniveau. Het is echter gebruikelijk om de waarde te benaderen tot 10 m/s2 in oefeningen om berekeningen te vergemakkelijken, omdat het dicht bij het oppervlak als constant kan worden beschouwd.
Vrije herfstafbeeldingen
Grafisch wordt de bewegingssnelheid ten opzichte van de tijd uitgedrukt in een stijgende rechte lijn en de variatie van positie in de tijd in een parabool.
Vrije val oefeningen
vraag 1
Terwijl een lichaam dicht bij het aardoppervlak, onderhevig aan een zwaartekrachtversnelling van 10 m/s2, wordt verlaten en raakt na 2 seconden de grond, van welke hoogte is het lichaam in vrije val gevallen?
a) 10 m
b) 15 m
c) 20 m
d) 30 m
Correct alternatief: c) 20 m
Merk op dat het lichaam is verlaten, dus de beginsnelheid is nul. De verklaring geeft ons 2 dobbelstenen, versnelling en tijd, om de hoogte te bepalen. Daarom kunnen we de uurlijkse positievergelijking gebruiken:
Daarom bereikt een verlaten lichaam van een hoogte van 20 meter de grond in 2 seconden.
vraag 2
Marta gooide een kopje om dat op een plek leunde. Wetende dat het object er 2 seconden over deed om de grond te bereiken, wat is dan de snelheid die de beker tijdens de beweging verkrijgt, wetende dat de zwaartekrachtversnelling 10 m/s is2?
a) 30 m/s
b) 20 m/s
c) 15 m/s
d) 10 m/s
Correct alternatief: ) 20 m/s
De snelheid in de vrije valbeweging neemt constant toe. Om te bepalen hoe snel de beker de grond raakt, gebruiken we daarom de snelheidsformule, die versnelling en tijd met elkaar in verband brengt.
V = g.t
V = 10. 2
V = 20 m/s
vraag 3
Een lichaam valt in vrije val op de grond met een snelheid van 30 m/s. Luchtweerstand verwaarlozen en rekening houden met zwaartekrachtversnelling 10 m/s2, hoe lang duurde de verhuizing?
a) 4,0 s
b) 1,0 s
c) 2,0 s
d) 3,0 s
Correct alternatief: d) d) 3,0 s
Om de tijd te berekenen, gebruiken we de snelheidsformule:
Daarom duurde de beweging in vrije val met een snelheid van 30 m/s 3 seconden.
Doe meer kennis op door onderstaande teksten te lezen.
- Vrije val oefeningen
- Verticale lancering
- zwaartekracht versnelling
- zwaartekracht
- gelijkmatig gevarieerde beweging
