Вільне падіння - це тип руху, який відбувається, коли тіло знаходиться під впливом сили. Покинуте тіло від відпочинку рухається вертикально по траєкторії вниз під дією сили тяжіння.
Поблизу земної поверхні вільне падіння відбувається під впливом прискорення сили тяжіння (g), враховуючи незначний опір повітря або вакууму.
Цей рух класифікується як рівноприскорений. Це означає, що прискорення є постійним, оскільки швидкість падіння тіла зростає зі швидкістю приблизно 9,8 м / с щосекунди.
Протилежний рух, тобто кидок вгору, називається рівномірно відсталим рухом, і через напрямок прискорення вважається негативним.
формули вільного падіння
Як ми вже бачили, вільне падіння - це рівномірно прискорений рух, оскільки прискорення постійне по прямій, вертикальній траєкторії.
При киданні тіла вниз від відпочинку початкова швидкість дорівнює нулю (v0 = 0). Під дією сили тяжіння (g) знадобиться час (t), щоб проїхати певну відстань (h). Таким чином, вільне падіння можна описати рівняннями:
Розрахунок швидкості вільного падіння:
Де,
v - швидкість, в метрах на секунду (м / с)
g - прискорення сили тяжіння, в метрах на секунду в квадраті (м / с2)
t - інтервал часу, в секундах (с)
Розрахунок висоти вільного падіння:
Висота (h) вказана в метрах (м).
Рівняння Торрічеллі:
Рівняння Торрічеллі корисно для обчислення швидкості падіння задач без часових даних. Таким чином, ми можемо зв'язати висоту (h) зі швидкістю (v).
Пам'ятайте, що значення g змінюється залежно від висоти та широти. Наприклад, значення 9,80665 м / с2 відповідає нормальному прискоренню сили тяжіння на 45º широти та на рівні моря. Однак загальноприйнятим є наближення значення до 10 м / с2 у вправах для полегшення обчислень, оскільки близько до поверхні можна вважати її постійною.
Графіка вільного падіння
Графічно швидкість руху по відношенню до часу виражається у висхідній прямій і варіації положення в часі в параболі.
Вправи з вільного падіння
питання 1
Тоді як тіло, розташоване близько до земної поверхні, зазнає гравітаційного прискорення 10 м / с2, покинутий і через 2 секунди вдаряється об землю, з якої висоти тіло вільно впало?
а) 10 м
б) 15 м
в) 20 м
г) 30 м
Правильна альтернатива: в) 20 м
Зверніть увагу, що тіло було покинуте, тому початкова швидкість дорівнює нулю. Заява дає нам 2 кубики, прискорення та час для визначення висоти. Тому ми можемо використовувати рівняння погодинної позиції:
Тому покинуте тіло з висоти 20 метрів досягає землі за 2 секунди.
питання 2
Марта повалила чашку, яка сперлася на місці. Знаючи, що об’єкту потрібно 2 секунди, щоб дійти до землі, якою швидкістю набуває чашка під час руху, знаючи, що прискорення сили тяжіння становить 10 м / с2?
а) 30 м / с
б) 20 м / с
в) 15 м / с
г) 10 м / с
Правильна альтернатива:) 20 м / с
Швидкість у русі вільного падіння постійно зростає. Тому для визначення швидкості удару чашки об землю ми використовуємо формулу швидкості, яка співвідносить прискорення та час.
V = г.т.
V = 10. 2
V = 20 м / с
питання 3
Тіло при вільному падінні опускається на землю зі швидкістю 30 м / с. Нехтуючи опором повітря та враховуючи прискорення сили тяжіння 10 м / с2, скільки тривав переїзд?
а) 4,0 с
б) 1,0 с
в) 2,0 с
г) 3,0 с
Правильна альтернатива: г) г) 3,0 с
Для обчислення часу використовуємо формулу швидкості:
Тому при вільному падінні зі швидкістю 30 м / с рух тривав 3 секунди.
Отримайте більше знань, прочитавши тексти нижче.
- Вправи з вільного падіння
- Вертикальний запуск
- прискорення сили тяжіння
- сила тяжіння
- рівномірно різноманітний рух
