Свободное падение: что это такое, формулы, графики и упражнения

Свободное падение - это тип движения, который происходит, когда тело находится под действием силы. Брошенное тело из состояния покоя движется вертикально по нисходящей траектории под действием силы тяжести.

Вблизи земной поверхности свободное падение происходит под действием ускорения свободного падения (g), учитывая незначительное сопротивление воздуха или вакуума.

Это движение классифицируется как равноускоренное. Это означает, что ускорение является постоянным, поскольку скорость падения тела увеличивается примерно на 9,8 м / с каждую секунду.

Противоположное движение, то есть бросок вверх, называется равномерно замедленным движением, а из-за направления ускорение считается отрицательным.

формулы свободного падения

Как мы видели, свободное падение - это равномерно ускоренное движение, потому что ускорение постоянно на прямом вертикальном пути.

При бросании тела вниз из состояния покоя начальная скорость равна нулю (v₀ = 0). Под действием силы тяжести (g) потребуется время (t), чтобы пройти определенное расстояние (h). Таким образом, свободное падение можно описать уравнениями:

Расчет скорости свободного падения:

Где,

v - скорость в метрах в секунду (м / с)
g - ускорение свободного падения в метрах в секунду в квадрате (м / с²)
t - временной интервал в секундах (с)

Расчет высоты свободного падения:

Высота (h) указывается в метрах (м).

Уравнение Торричелли:

Уравнение Торричелли полезно для расчета скорости решения задач без временных данных. Таким образом, мы можем связать высоту (h) со скоростью (v).

Помните, что значение g меняется в зависимости от высоты и широты. Например, значение 9,80665 м / с.² соответствует нормальному ускорению свободного падения на 45º широты и на уровне моря. Однако обычно значение приближается к 10 м / с.² в упражнениях для облегчения расчетов, так как вблизи поверхности его можно считать постоянным.

Графика свободного падения

Графически скорость движения относительно времени выражается восходящей прямой линией, а изменение положения во времени - параболой.

Упражнения в свободном падении

Вопрос 1

В то время как тело, находящееся близко к поверхности земли, испытывает ускорение свободного падения 10 м / с², брошен и через 2 секунды упал на землю, с какой высоты тело упало?

а) 10 м
б) 15 м
в) 20 м
г) 30 м

См. Ответ

Правильный вариант: в) 20 м

Обратите внимание, что тело брошено, поэтому начальная скорость равна нулю. Утверждение дает нам 2 кубика, ускорение и время, для определения высоты. Следовательно, мы можем использовать уравнение почасовой позиции:

Таким образом, брошенное тело с высоты 20 метров достигает земли за 2 секунды.

вопрос 2

Марта опрокинула прислонившуюся к месту чашку. Зная, что объекту потребовалось 2 секунды, чтобы достичь земли, какую скорость набирает чашка во время движения, зная, что ускорение свободного падения составляет 10 м / с.²?

а) 30 м / с
б) 20 м / с
в) 15 м / с
г) 10 м / с

См. Ответ

Правильная альтернатива :) 20 м / с

Скорость свободного падения увеличивается с постоянной скоростью. Поэтому, чтобы определить, насколько быстро чашка ударяется о землю, мы используем формулу скорости, которая связывает ускорение и время.

V = g.t
V = 10. 2
V = 20 м / с

вопрос 3

Тело падает на землю в свободном падении со скоростью 30 м / с. Пренебрегая сопротивлением воздуха и учитывая ускорение свободного падения 10 м / с², как долго длился переезд?

а) 4,0 с
б) 1.0 с
в) 2,0 с
г) 3,0 с

См. Ответ

Правильная альтернатива: г) г) 3,0 с

Для расчета времени воспользуемся формулой скорости:

Поэтому при свободном падении со скоростью 30 м / с движение длилось 3 секунды.

Получите больше знаний, прочитав тексты ниже.

• Упражнения в свободном падении
• Вертикальный запуск
• ускорение свободного падения
• сила гравитации
• равномерно варьируемое движение