Fritt fall: vad är det, formler, grafer och övningar

Fritt fall är en typ av rörelse som uppstår när en kropp är under påverkan av en kraft. Den övergivna kroppen, från vila, rör sig vertikalt i en nedåtgående bana på grund av gravitationens verkan.

Nära jordytan påverkas fritt fall av tyngdkraftsacceleration (g), med tanke på försumbar luft- eller vakuummotstånd.

Denna rörelse klassificeras som enhetligt accelererad. Detta innebär att accelerationen är konstant, eftersom hastigheten med vilken kroppen faller ökar med en hastighet av cirka 9,8 m / s varje sekund.

Den motsatta rörelsen, det vill säga uppåtkastet, kallas jämnt fördröjd rörelse och på grund av riktningen anses accelerationen vara negativ.

fria fallformler

Som vi har sett är fritt fall en jämnt accelererad rörelse eftersom accelerationen är konstant längs en rak, vertikal bana.

När du kastar en kropp nedåt från vila är starthastigheten noll (v₀ = 0). Under tyngdkraftsverkan (g) tar det tid (t) att resa ett visst avstånd (h). Således kan fritt fall beskrivas av ekvationerna:

Gratis fallhastighetsberäkning:

Var,

v är hastigheten, i meter per sekund (m / s)
g är tyngdaccelereringen, i meter per sekund i kvadrat (m / sek²)
t är tidsintervallet, i sekunder

Fri fallhöjdsberäkning:

Höjd (h) anges i meter (m).

Torricelli ekvation:

Torricellis ekvation är användbar för att beräkna fallhastigheten i problem utan tidsdata. Således kan vi relatera höjd (h) till hastighet (v).

Kom ihåg att värdet på g varierar beroende på höjd och latitud. Till exempel värdet 9,80665 m / s² motsvarar normal tyngdacceleration vid 45 ° latitud och vid havsnivå. Det är emellertid vanligt att ungefär 10 m / s² i övningar för att underlätta beräkningar, eftersom det är nära ytan möjligt att betrakta det som konstant.

Free Fall Graphics

Grafiskt uttrycks rörelsens hastighet med avseende på tid i en stigande rak linje och variationen i position över tiden i en parabel.

Fria fallövningar

fråga 1

Medan en kropp nära jordytan, med en tyngdacceleration på 10 m / s², överges och efter 2 sekunder träffar den marken, från vilken höjd föll kroppen fritt?

a) 10 m
b) 15 m
c) 20 m
d) 30 m

Se Svar

Rätt alternativ: c) 20 m

Observera att kroppen har övergivits, så initialhastigheten är noll. Uttalandet ger oss två tärningar, acceleration och tid för att höjden ska bestämmas. Därför kan vi använda timlägesekvationen:

Därför når en övergiven kropp från 20 meters höjd marken på två sekunder.

fråga 2

Marta slog över en kopp som lutade på en plats. Att veta att objektet tog 2 sekunder att nå marken, vilken hastighet får koppen under rörelsen med vetskap om att tyngdacceleration är 10 m / s²?

a) 30 m / s
b) 20 m / s
c) 15 m / s
d) 10 m / s

Se Svar

Rätt alternativ:) 20 m / s

Hastigheten i fritt fallrörelsen ökar med konstant hastighet. För att bestämma hur snabbt koppen träffar marken använder vi hastighetsformeln, som relaterar till acceleration och tid.

V = g.t
V = 10. 2
V = 20 m / s

fråga 3

En kropp tappas till marken i fritt fall med en hastighet på 30 m / s. Försumma luftmotstånd och överväga tyngdacceleration 10 m / s², hur länge varade flytten?

a) 4,0 s
b) 1,0 s
c) 2,0 s
d) 3,0 s

Se Svar

Rätt alternativ: d) d) 3,0 s

För att beräkna tiden använder vi hastighetsformeln:

Därför varade rörelsen i fritt fall med en hastighet av 30 m / s 3 sekunder.

Få mer kunskap genom att läsa texterna nedan.

• Fria fallövningar
• Vertikal lansering
• tyngdkraftsacceleration
• gravitationskraften
• jämnt varierad rörelse