ฤดูใบไม้ร่วงฟรี คือการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งที่ประกอบด้วยวัตถุที่ตกลงมาโดยไม่มีผลกระทบของ effect แรงเสียดทาน. บนโลกนี้ ร่างบางตัวที่ตกลงมาจากความสูงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับพื้นดิน ทำเช่นนั้นได้ใกล้เคียงกับการตกอย่างอิสระในอุดมคติ
การตกอย่างอิสระคืออะไร?
นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี ศึกษาการเคลื่อนที่ของการตกอย่างอิสระ กาลิเลโอ กาลิเลอี. จากการศึกษาของคุณพบว่า กาลิเลโอ แสดงให้เห็นว่าร่างที่ตกอย่างอิสระแม้จะเป็นมวลต่างกันก็จะถึงพื้นพร้อมๆ กัน เพราะจะตกอยู่ภายใต้สภาวะเดียวกัน อัตราเร่ง. ดังนั้นการตกอย่างอิสระจึงเป็นการเคลื่อนไหวที่อธิบายโดยร่างกายซึ่งถูกละทิ้งที่ความสูงระดับหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะเนื่องจากผลกระทบของ แรงโน้มถ่วง ท้องถิ่น ในการเคลื่อนไหวประเภทนี้ เราไม่คำนึงถึงผลกระทบของ กองกำลังในลากหรือแรงเสียดทาน
ดูด้วย: 8 สูตรฟิสิกส์พื้นฐานสำหรับการทดสอบศัตรู
การตกอย่างอิสระคือ a การเคลื่อนไหวที่หลากหลายสม่ำเสมอกล่าวคือ วัตถุที่ตกอย่างอิสระมีความเร็วเพิ่มขึ้นในอัตราคงที่ เมื่อร่างกายถูกทอดทิ้งที่ระดับความสูงใกล้พื้นผิวโลก ความเร็วที่ตกลงมาจะเพิ่มขึ้นในอัตรา 10 m/s ซึ่งเท่ากับการบอกว่าความเร่งโน้มถ่วงของโลกคือ 10 m/s² แต่ละตัวประมาณ 36 km/h ที่สอง
ตัวอย่างการตกฟรี
วัตถุหนักใด ๆ ที่มีพื้นที่สัมผัสกับอากาศเพียงเล็กน้อยสามารถอธิบาย a การเคลื่อนไหวอย่างใกล้ชิด กับสิ่งที่มีความหมายโดย ตกฟรี, ถ้าหลวมที่ความสูงเล็กน้อยสัมพันธ์กับพื้น. ดูตัวอย่างบางส่วน:
ลูกโบว์ลิ่งหล่นลงที่ความสูงสะโพก
หนังสือหนักที่ตกลงมาจากพื้นผิวโต๊ะ
ประแจล้อที่ตกลงมาจากท้ายรถ
โทรศัพท์มือถือที่ตกจากกระเป๋าเสื้อแจ็กเก็ต
แม้จะเคลื่อนไหวใกล้เคียงกับสถานการณ์การตกอย่างอิสระ แต่แท้จริงแล้วเกิดขึ้นเฉพาะในร่างกายที่ถูกทอดทิ้งใน เครื่องดูดฝุ่น ในภูมิภาคที่มี อัตราเร่งแรงโน้มถ่วง
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
แบบตกฟรี
ที่ ตกฟรีสมมติว่าร่างกายถูกละทิ้ง ณ จุดใดจุดหนึ่ง กล่าวคือ ร่างกายหยุดนิ่งในขั้นต้น สมการที่จะใช้จะเป็นดังนี้
สมการความเร็วของร่างกายในการตกอย่างอิสระ:
วี – ความเร็วตก (m/s)
g – ความเร่งแรงโน้มถ่วง (m/s²)
t – ช่วงเวลา
สมการข้างต้นใช้เพื่อกำหนด ความเร็ว ที่ร่างกายเคลื่อนไหวระหว่างการตกอย่างอิสระ ในการทำเช่นนั้น เพียงแค่คูณเวลาของการตก ซึ่งวัดเป็นวินาที ด้วยขนาดของความเร่งโน้มถ่วง
สมการความสูงในการตกอย่างอิสระ:
สมการต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับความสูงของการตกกับช่วงเวลา:
โฮ – ความสูง (ม.)
จากสมการที่แสดงข้างต้น เป็นไปได้ที่จะกำหนดทั้ง ส่วนสูง เท่าไหร่ เวลาในตก ของร่างกายในฤดูใบไม้ร่วงฟรี
สมการทอร์ริเชลลี
นอกจากสองสูตรที่แสดงแล้ว เรายังสามารถใช้สมการที่เกี่ยวข้องกับ ความเร็ว ของฤดูใบไม้ร่วงกับ ส่วนสูง, แ สมการ Torricelli.
ดูยัง: ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับกฎของนิวตัน
กราฟิกฤดูใบไม้ร่วงฟรี
การเคลื่อนไหวของการตกอย่างอิสระเป็นประเภทใด สม่ำเสมอเบ็ดเตล็ด, กราฟิกของคุณ ความเร็ว และ ตำแหน่ง ตามลำดับคือเส้นตรงจากน้อยไปมากและพาราโบลาโดยให้เว้าหงายขึ้น ดู:
แบบฝึกหัดคงที่ในฤดูใบไม้ร่วงฟรี
คำถามที่ 1) เมื่อรู้ว่าร่างหนึ่งใช้เวลา 2 วินาทีในการไปถึงพื้นหลังจากที่ตกลงไปที่ความสูง H ซึ่งสัมพันธ์กับพื้นดิน ให้คำนวณความสูงที่ร่างนั้นตกลงมา หน่วยเป็นเมตร
ก) 20 ม.
ข) 15 ม.
ค) 30 ม.
ง) 40 ม.
จ) 80 m
แม่แบบ: จดหมาย
ความละเอียด:
แบบฝึกหัดขอให้เราคำนวณความสูงของการตกและบอกเวลา ด้วยวิธีนี้ ก็เพียงพอแล้วที่จะใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับปริมาณทั้งสองนี้
คำถามที่ 2) ลูกบาสเก็ตบอลถูกทิ้งที่ความสูง 5 เมตรจากพื้น ถ้าลูกนี้เคลื่อนที่โดยอิสระ ความเร็วของลูกบอลเป็นกม./ชม. ก่อนที่มันจะแตะพื้นคืออะไร?
ก) 50 กม./ชม
ข) 10 กม./ชม
ค) 36 กม./ชม
ง) 15 กม./ชม
จ) 10 กม./ชม
แม่แบบ: จดหมาย C
ความละเอียด:
แบบฝึกหัดขอให้เราหาความเร็วของลูกบอล อย่างไรก็ตาม คำสั่งของลูกบอลไม่ได้บอกเวลาที่ตก ดังนั้นเราจะใช้สมการ Torricelli ดังแสดงในการคำนวณต่อไปนี้:
หลังจากพบความเร็ว 10 m/s แล้ว จำเป็นต้องคูณผลลัพธ์ด้วย 3.6 เพื่อแปลงเป็นหน่วยกิโลเมตรต่อชั่วโมง
คำถามที่ 3) วัตถุตกจากพื้นถึงความสูงระดับหนึ่ง แสดงถึงการเคลื่อนที่อย่างอิสระ สมมติว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงในพื้นที่คือ 10 ม./วินาที² เวลาเป็นวินาทีที่วัตถุนี้จะไปถึงความเร็ว 108 กม./ชม. คืออะไร?
ก) 2 วิ
ข) 4 วิ
ค) 3 วิ
ง) 5 วินาที
จ) 8 วิ
แม่แบบ: จดหมาย C
ความละเอียด:
แบบฝึกหัดนี้ขอให้เราคำนวณเวลาที่ร่างกายต้องตกอย่างอิสระเพื่อให้ถึงความเร็ว 107 กม./ชม. ในการคำนวณนี้ เราจะแปลงหน่วยจาก km/h เป็น m/s หารความเร็วด้วย 3.6; จากนั้น เราจะใช้สูตรความเร็วในการตกอย่างอิสระ:
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก
