Πιστεύετε ότι ένα φτερό που πέφτει από μια στέγη, ένα πλαστικό μπουκάλι και ένα νόμισμα θα φτάσουν στο έδαφος ταυτόχρονα; Κάποιος μπορεί να κάνει ένα τέτοιο πείραμα και να είναι σίγουρος ότι το νόμισμα θα προσγειωθεί πρώτο, το μπουκάλι μετά και το φτερό θα κρέμεται στον αέρα για πολλή ώρα και μπορεί να μην φτάσει καθόλου στο έδαφος αν το σηκώσει και το παρασύρει ένας ξαφνικό αεράκι.
Είναι τόσο ελεύθερη η ελεύθερη πτώση των σωμάτων;
Κατά συνέπεια, συμπεραίνουμε ότι η ελεύθερη πτώση των σωμάτων δεν υπακούει σε κανέναν κανόνα και όλα τα αντικείμενα πέφτουν στο έδαφος με τον δικό τους τρόπο. Εδώ, όπως λένε, το παραμύθι θα τελείωνε, αλλά ορισμένοι φυσικοί δεν ηρεμούσαν σε αυτό και πρότειναν ότι η ελεύθερη πτώση των σωμάτων θα μπορούσε να επηρεαστεί από τη δύναμη της αντίστασης του αέρα και, κατά συνέπεια, τέτοια πειραματικά αποτελέσματα δεν μπορούν να θεωρηθούν οριστικά.
Πήραν ένα μακρύ γυάλινο σωλήνα και έβαλαν μέσα ένα φτερό, ένα κυνηγετικό όπλο, έναν ξύλινο φελλό και ένα νόμισμα. Έπειτα έβαλαν το σωληνάκι, αφαίμαξαν τον αέρα από αυτό και τον γύρισαν ανάποδα. Και τότε συνέβησαν μερικά απίστευτα πράγματα.
Όλα τα αντικείμενα πέταξαν κάτω από το σωλήνα μαζί και προσγειώθηκαν ταυτόχρονα. Για αρκετή ώρα διασκέδαζαν έτσι, γελώντας, αστειεύονταν, γυρνούσαν τον σωλήνα και απορούσαν, μέχρι που ξαφνικά συνειδητοποίησαν ότι ελλείψει δυνάμεων αντίστασης του αέρα, όλα τα αντικείμενα πέφτουν στο έδαφος με τον ίδιο τρόπο.
Επιπλέον, αποδείχθηκε ένα ακόμη υπέροχο πράγμα, ότι όλα τα αντικείμενα κατά την ελεύθερη πτώση κινούνται με επιτάχυνση. Φυσικά, υπήρχε η επιθυμία να μάθουμε με τι ισοδυναμεί αυτή η επιτάχυνση.
Στη συνέχεια, με ειδικές φωτογραφίες, μέτρησαν τη θέση ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα απουσία αντίστασης αέρα σε διαφορετικά χρονικά σημεία και διαπίστωσαν ότι το μέγεθος της επιτάχυνσης πτώσης είναι το ίδιο σε όλες τις περιπτώσεις. Είναι ίσο με περίπου 9,8 m / s ^ 2.
Επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης: ουσία και τύποι
Αυτή η τιμή είναι η ίδια για σώματα οποιασδήποτε μάζας, σχήματος και μεγέθους. Αυτή η τιμή ονομάστηκε επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης και ένα ξεχωριστό γράμμα διατέθηκε για την ονομασία της, το γράμμα g (zhe) του λατινικού αλφαβήτου.
g είναι πάντα 9,8 m/s^2. Αυστηρά μιλώντας, υπάρχουν περισσότερα δεκαδικά ψηφία, αλλά για τους περισσότερους υπολογισμούς αυτή η προσέγγιση είναι επαρκής. Μια πιο ακριβής τιμή λαμβάνεται υπόψη εάν είναι απαραίτητο για πιο ακριβείς υπολογισμούς.
Η ελεύθερη πτώση των σωμάτων περιγράφεται με τους ίδιους τύπους για την ταχύτητα και τη μετατόπιση όπως κάθε άλλη ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση:
v=a*t ,και s=((v^2) - (v_0^2)) / 2*a ή s= a*(t^2) / 2 αν η αρχική ταχύτητα του σώματος είναι μηδέν, αλλά αντί για τιμή επιτάχυνσης α πάρτε την τιμή g. Και τότε οι τύποι παίρνουν τη μορφή:
v = g*t, s =((v^2)-(v_0^2))/2*g ή s = g*(t^2)/2 (αν v_0 = 0), αντίστοιχα,
όπου v είναι η τελική ταχύτητα, v_0 είναι η αρχική ταχύτητα, s είναι η μετατόπιση, t είναι ο χρόνος, g είναι η βαρυτική επιτάχυνση.
Το συμπέρασμα ότι η ελεύθερη πτώση οποιουδήποτε σώματος συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο, εκ πρώτης όψεως, φαίνεται παράλογο από την άποψη της καθημερινής εμπειρίας. Στην πραγματικότητα όμως όλα είναι σωστά και λογικά. Απλώς, η φαινομενικά ασήμαντη αντίσταση του αέρα για πολλά σώματα που πέφτουν αποδεικνύεται αρκετά αισθητή και επομένως επιβραδύνει πολύ την πτώση τους.
Ελεύθερη πτώση είναι η κίνηση των σωμάτων μόνο υπό την επίδραση της γήινης έλξης (υπό την επίδραση της βαρύτητας)
Υπό τις συνθήκες της Γης, η πτώση των σωμάτων θεωρείται υπό όρους ελεύθερη, γιατί Όταν ένα σώμα πέφτει στον αέρα, υπάρχει πάντα μια δύναμη αντίστασης του αέρα.
Ιδανική ελεύθερη πτώση είναι δυνατή μόνο στο κενό, όπου δεν υπάρχει δύναμη αντίστασης αέρα, και ανεξάρτητα από τη μάζα, την πυκνότητα και το σχήμα, όλα τα σώματα πέφτουν εξίσου γρήγορα, δηλαδή ανά πάσα στιγμή, τα σώματα έχουν τις ίδιες στιγμιαίες ταχύτητες και επιταχύνσεις.
Είναι δυνατόν να παρατηρήσουμε την ιδανική ελεύθερη πτώση των σωμάτων σε ένα σωλήνα του Νεύτωνα εάν ο αέρας αντλείται από αυτόν με μια αντλία.
Στην περαιτέρω συλλογιστική και στην επίλυση προβλημάτων, παραμελούμε τη δύναμη της τριβής κατά του αέρα και θεωρούμε ότι η πτώση των σωμάτων σε επίγειες συνθήκες είναι ιδανικά ελεύθερη.
ΕΝΤΑΣΗ ΒΑΡΥΤΗΤΟΣ
Στην ελεύθερη πτώση, όλα τα σώματα κοντά στην επιφάνεια της Γης, ανεξάρτητα από τη μάζα τους, αποκτούν την ίδια επιτάχυνση, που ονομάζεται επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης.
Σύμβολοεπιτάχυνση ελεύθερης πτώσης - ζ.
Η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης στη Γη είναι περίπου ίση με:
g = 9,81 m/s2.
Η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης κατευθύνεται πάντα προς το κέντρο της Γης.
Κοντά στην επιφάνεια της Γης, το μέγεθος της δύναμης της βαρύτητας θεωρείται σταθερό, επομένως, η ελεύθερη πτώση ενός σώματος είναι η κίνηση ενός σώματος υπό τη δράση μιας σταθερής δύναμης. Επομένως, η ελεύθερη πτώση είναι ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση.
Το διάνυσμα της βαρύτητας και η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης που δημιουργείται από αυτήν κατευθύνονται πάντα με τον ίδιο τρόπο.
Όλοι οι τύποι για ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση ισχύουν για την ελεύθερη πτώση των σωμάτων.
Η τιμή της ταχύτητας ελεύθερης πτώσης ενός σώματος σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή:
κίνηση του σώματος:
Σε αυτή την περίπτωση, αντί για επιτάχυνση ΕΝΑ,η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης εισάγεται στους τύπους για ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση σολ=9,8m/s2.
Κάτω από συνθήκες ιδανικής πτώσης, σώματα που πέφτουν από το ίδιο ύψος φτάνουν στην επιφάνεια της Γης, έχοντας τις ίδιες ταχύτητες και ξοδεύουν τον ίδιο χρόνο σε πτώση.
Στην ιδανική ελεύθερη πτώση, το σώμα επιστρέφει στη Γη με ταχύτητα ίση με τον αρχικό συντελεστή ταχύτητας.
Ο χρόνος πτώσης του σώματος είναι ίσος με τον χρόνο ανοδικής κίνησης από τη στιγμή της ρίψης μέχρι την πλήρη ακινητοποίηση στο υψηλότερο σημείο της πτήσης.
Μόνο στους πόλους της Γης πέφτουν τα σώματα αυστηρά κάθετα. Σε όλα τα άλλα σημεία του πλανήτη, η τροχιά ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα αποκλίνει προς τα ανατολικά λόγω της δύναμης Cariolis που προκύπτει στα περιστρεφόμενα συστήματα (δηλαδή επηρεάζει την επίδραση της περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της).
ΓΝΩΡΙΖΕΙΣ
ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΠΤΩΣΗ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ;
Εάν ένα όπλο εκτοξευθεί κάθετα προς τα πάνω, τότε, λαμβάνοντας υπόψη τη δύναμη της τριβής στον αέρα, μια σφαίρα που πέφτει ελεύθερα από οποιοδήποτε ύψος θα αποκτήσει ταχύτητα όχι μεγαλύτερη από 40 m / s κοντά στο έδαφος.
Σε πραγματικές συνθήκες, λόγω της παρουσίας μιας δύναμης τριβής στον αέρα, η μηχανική ενέργεια του σώματος μετατρέπεται εν μέρει σε θερμική ενέργεια. Ως αποτέλεσμα, το μέγιστο ύψος ανύψωσης του σώματος αποδεικνύεται μικρότερο από ό,τι θα μπορούσε να είναι όταν κινείται σε χώρο χωρίς αέρα και σε οποιοδήποτε σημείο της τροχιάς κατά την κάθοδο, η ταχύτητα αποδεικνύεται μικρότερη από την ταχύτητα του ανάβαση.
Παρουσία τριβής, τα σώματα που πέφτουν έχουν επιτάχυνση ίση με g μόνο στην αρχική στιγμή της κίνησης. Καθώς η ταχύτητα αυξάνεται, η επιτάχυνση μειώνεται, η κίνηση του σώματος τείνει να είναι ομοιόμορφη.
ΚΑΝΤΟ ΜΟΝΟΣ ΣΟΥ
Πώς συμπεριφέρονται τα σώματα που πέφτουν σε πραγματικές συνθήκες;
Πάρτε ένα μικρό δίσκο από πλαστικό, χοντρό χαρτόνι ή κόντρα πλακέ. Κόψτε ένα δίσκο ίδιας διαμέτρου από απλό χαρτί. Σηκώστε τα, κρατώντας με διαφορετικά χέρια, στο ίδιο ύψος και αφήστε τα ταυτόχρονα. Ένας βαρύς δίσκος θα πέσει πιο γρήγορα από έναν ελαφρύ. Κατά την πτώση, δύο δυνάμεις ενεργούν ταυτόχρονα σε κάθε δίσκο: η δύναμη της βαρύτητας και η δύναμη της αντίστασης του αέρα. Στην αρχή της πτώσης, η προκύπτουσα δύναμη βαρύτητας και η δύναμη της αντίστασης του αέρα θα είναι μεγαλύτερες για ένα σώμα με μεγαλύτερη μάζα και η επιτάχυνση ενός βαρύτερου σώματος θα είναι μεγαλύτερη. Καθώς η ταχύτητα του σώματος αυξάνεται, η δύναμη αντίστασης του αέρα αυξάνεται και σταδιακά συγκρίνεται σε μέγεθος με τη δύναμη της βαρύτητας, τα σώματα που πέφτουν αρχίζουν να κινούνται ομοιόμορφα, αλλά με διαφορετικές ταχύτητες (ένα βαρύτερο σώμα έχει μεγαλύτερη ταχύτητα).
Ομοίως με την κίνηση ενός δίσκου που πέφτει, μπορεί κανείς να εξετάσει την κίνηση ενός αλεξιπτωτιστή που πέφτει ενώ πηδά από ένα αεροπλάνο από μεγάλο ύψος.
Τοποθετήστε έναν ελαφρύ χάρτινο δίσκο πάνω από έναν βαρύτερο πλαστικό ή δίσκο από κόντρα πλακέ, ανασηκώστε τους και αφήστε τους ταυτόχρονα. Σε αυτή την περίπτωση, θα πέσουν ταυτόχρονα. Εδώ, η αντίσταση του αέρα δρα μόνο στον βαρύ κάτω δίσκο και η βαρύτητα προσδίδει ίσες επιταχύνσεις στα σώματα, ανεξάρτητα από τις μάζες τους.
ΣΧΕΔΟΝ ΑΝΕΚΔΟΤΟ
Ο Παριζιάνος φυσικός Lenormand, που έζησε τον 18ο αιώνα, πήρε συνηθισμένες ομπρέλες βροχής, έφτιαξε τις άκρες των ακτίνων και πήδηξε από την οροφή του σπιτιού. Στη συνέχεια, ενθαρρυμένος από την επιτυχία του, έφτιαξε μια ειδική ομπρέλα με ψάθινο κάθισμα και κατέβηκε ορμητικά από τον πύργο στο Μονπελιέ. Στον κάτω όροφο περικυκλώθηκε από ενθουσιώδεις θεατές. Πώς λέγεται η ομπρέλα σας; Αλεξίπτωτο! - απάντησε ο Lenormand (η κυριολεκτική μετάφραση αυτής της λέξης από τα γαλλικά είναι "κατά της πτώσης").
ΕΝΔΙΑΦΕΡΩΝ
Εάν η Γη τρυπηθεί και πεταχτεί μέσα της μια πέτρα, τι θα γίνει με την πέτρα;
Η πέτρα θα πέσει, αποκτώντας μέγιστη ταχύτητα στη μέση του μονοπατιού, μετά θα πετάξει με αδράνεια και θα φτάσει στην απέναντι πλευρά της Γης και η τελική της ταχύτητα θα είναι ίση με την αρχική. Η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης μέσα στη Γη είναι ανάλογη της απόστασης από το κέντρο της Γης. Η πέτρα θα κινείται σαν βάρος πάνω σε ένα ελατήριο, σύμφωνα με το νόμο του Χουκ. Εάν η αρχική ταχύτητα της πέτρας είναι μηδέν, τότε η περίοδος ταλάντωσης της πέτρας στον άξονα είναι ίση με την περίοδο περιστροφής του δορυφόρου κοντά στην επιφάνεια της Γης, ανεξάρτητα από το πώς σκάβεται ο ευθύς άξονας: μέσω του κέντρου της Γης ή κατά μήκος οποιασδήποτε χορδής.
Εντολή
Μετατρέψτε το ύψος από το οποίο πέφτει το σώμα σε μονάδες SI - μέτρα. Η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης δίνεται στο εγχειρίδιο που έχει ήδη μετατραπεί σε μονάδες αυτού του συστήματος - μέτρα διαιρούμενα με δευτερόλεπτα. Για τη Γη στη μεσαία λωρίδα, είναι 9,81 m / s 2. Στις συνθήκες ορισμένων εργασιών, υποδεικνύονται άλλοι πλανήτες, για παράδειγμα, η Σελήνη (1,62 m/s 2), ο Άρης (3,86 m/s 2). Όταν και οι δύο αρχικές τιμές δίνονται σε μονάδες SI, το αποτέλεσμα θα είναι σε μονάδες του ίδιου συστήματος - δευτερόλεπτα. Και αν η πάθηση καθορίζει το σωματικό βάρος, αγνοήστε το. Αυτές οι πληροφορίες είναι περιττές εδώ, μπορείτε να τις φέρετε για να ελέγξετε πόσο καλά γνωρίζετε.
Για να κάνετε ένα σώμα να πέσει, πολλαπλασιάστε το ύψος επί δύο, διαιρέστε με την επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα και, στη συνέχεια, πάρτε την τετραγωνική ρίζα του αποτελέσματος:
t=√(2h/g), όπου t είναι ο χρόνος, s; h - ύψος, m; g - επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης, m/s 2 .
Η εργασία μπορεί να απαιτεί την εύρεση πρόσθετων δεδομένων, για παράδειγμα, σχετικά με την ταχύτητα του σώματος τη στιγμή που άγγιξε το έδαφος ή σε ένα ορισμένο ύψος από αυτό. Σε γενικές γραμμές, υπολογίστε την ταχύτητα ως εξής:
Εδώ εισάγονται νέες μεταβλητές: v - ταχύτητα, m / s και y - ύψος, όπου θέλετε να μάθετε την ταχύτητα πτώσης του σώματος, μ. Είναι σαφές ότι όταν h=y (δηλαδή την αρχική στιγμή της πτώσης), η ταχύτητα είναι μηδέν, και όταν y= 0 (τη στιγμή της επαφής με το έδαφος, λίγο πριν σταματήσει το σώμα), ο τύπος μπορεί να απλοποιηθεί:
Αφού έχει ήδη συμβεί το άγγιγμα του εδάφους και το σώμα έχει σταματήσει, η ταχύτητα της πτώσης του είναι και πάλι ίση με το μηδέν (εκτός, φυσικά, αν αναπηδήσει πίσω και αναπηδήσει ξανά).
Για τη μείωση της δύναμης πρόσκρουσης μετά το τέλος της ελεύθερης πτώσης, χρησιμοποιούνται αλεξίπτωτα. Αρχικά η πτώση είναι ελεύθερη και γίνεται σύμφωνα με τις παραπάνω εξισώσεις. Στη συνέχεια, το αλεξίπτωτο ανοίγει και υπάρχει μια ομαλή επιβράδυνση λόγω της αντίστασης του αέρα, η οποία τώρα δεν μπορεί να παραμεληθεί. Τα μοτίβα που περιγράφονται από τις παραπάνω εξισώσεις δεν ισχύουν πλέον και η περαιτέρω μείωση του ύψους είναι αργή.
Άρηςκατατάσσεται τέταρτη σε απόσταση από τον Ήλιο και έβδομη σε μέγεθος σε σχέση με τους πλανήτες ηλιακό σύστημα. Πήρε το όνομά του προς τιμήν του αρχαίου ρωμαϊκού θεού του πολέμου. Ωρες ωρες Άρηςπου ονομάζεται κόκκινος πλανήτης: η κοκκινωπή απόχρωση της επιφάνειας δίνει το οξείδιο του σιδήρου που περιέχεται στο έδαφος.
Θα χρειαστείτε
- Ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο ή ισχυρά κιάλια
Εντολή
Η αντίθεση της Γης και ΆρηςΕΝΑ
Όταν η Γη βρίσκεται ακριβώς ανάμεσα στον Ήλιο και Άρηςωμ, δηλ. σε ελάχιστη απόσταση 55,75 εκατομμυρίων km, η αναλογία αυτή ονομάζεται αντίθεση. Ταυτόχρονα, αυτός Άρηςείναι στην αντίθετη κατεύθυνση από τον ήλιο. Τέτοιες αντιπαραθέσεις επαναλαμβάνονται κάθε 26 μήνες σε διάφορα μέρη της Γης και ΆρηςΕΝΑ. Αυτές είναι οι πιο ευνοϊκές στιγμές για παρατηρήσεις κόκκινου σε ερασιτεχνικά τηλεσκόπια. Μια φορά κάθε 15-17 χρόνια γίνονται μεγάλες αναμετρήσεις: ταυτόχρονα η απόσταση προς Άρηςαλλά ελάχιστα, και η ίδια φτάνει στο μεγαλύτερο γωνιακό μέγεθος και φωτεινότητα. Η τελευταία μεγάλη αναμέτρηση ήταν στις 29 Ιανουαρίου 2010. Η επόμενη θα είναι στις 27 Ιουλίου 2018.
Συνθήκες παρατήρησης
Αν έχετε ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο, θα πρέπει να το ψάξετε Άρηςστον ουρανό σε αντίθεση. Οι λεπτομέρειες της επιφάνειας είναι διαθέσιμες για παρατήρηση μόνο σε αυτές τις περιόδους, όταν η γωνιακή διάμετρος του πλανήτη φτάνει μέγιστη αξία. Ένα μεγάλο ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο έχει πρόσβαση σε πολλές ενδιαφέρουσες λεπτομέρειες στην επιφάνεια του πλανήτη, την εποχιακή εξέλιξη των πολικών καλυμμάτων Άρηςκαι σημάδια από καταιγίδες σκόνης του Άρη. Σε ένα μικρό τηλεσκόπιο μπορεί κανείς να δει σκοτεινά σημείαστην επιφάνεια του πλανήτη. Μπορείτε επίσης να δείτε τα πολικά σκουφάκια, αλλά μόνο κατά τη διάρκεια των μεγάλων αναμετρήσεων. Πολλά εξαρτώνται από την εμπειρία των παρατηρήσεων και από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες. Έτσι, όσο περισσότερη εμπειρία παρατηρήσεων, τόσο μικρότερο μπορεί να είναι το τηλεσκόπιο για «πιάσιμο» Άρηςκαι τις λεπτομέρειες της επιφάνειάς του. Η έλλειψη εμπειρίας δεν αντισταθμίζεται πάντα με ακριβά και ισχυρό τηλεσκόπιο.
Πού να κοιτάξουμε
το βράδυ και Άρηςορατό σε κόκκινο-πορτοκαλί φως και στη μέση της νύχτας σε κίτρινο. Το 2011 Άρηςμπορεί να παρατηρηθεί στον ουρανό μέχρι τα τέλη Νοεμβρίου. Μέχρι τον Αύγουστο, ένας πλανήτης στον αστερισμό των Διδύμων, που βρίσκεται στον βόρειο ουρανό. ΜΕ Άρηςφαίνεται στον αστερισμό του Καρκίνου. Βρίσκεται ανάμεσα στους αστερισμούς Λέων και Διδύμων.
Σημείωση
Εάν η εμπειρία των παρατηρήσεων είναι μικρή, θα πρέπει να περιμένετε την περίοδο της αντίθεσης.
Πηγές:
- Άρης το 2019
- Άρης μέσω τηλεσκοπίου το 2019
Για να βρεις επιτάχυνση Ελεύθερος πτώση, ρίξτε ένα αρκετά βαρύ σώμα, κατά προτίμηση μεταλλικό, από ένα ορισμένο ύψος και σημειώστε την ώρα πτώση, στη συνέχεια χρησιμοποιήστε τον τύπο για να υπολογίσετε επιτάχυνση Ελεύθερος πτώση. Ή μετρήστε τη δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί σε ένα σώμα γνωστής μάζας και διαιρέστε την τιμή της δύναμης με αυτή τη μάζα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαθηματικό εκκρεμές.
Θα χρειαστείτε
- ηλεκτρονικό και συμβατικό χρονόμετρο, μεταλλικό σώμα, ζυγαριά, δυναμόμετρο και μαθηματικό εκκρεμές.
Εντολή
Εύρεση επιτάχυνσης Ελεύθερος πτώσησώμα που πέφτει ελεύθερα Πάρτε ένα μεταλλικό σώμα και στερεώστε το στο στήριγμα σε μερικά, το οποίο μετράτε αμέσως σε μέτρα. Στο κάτω μέρος, σταματήστε την ειδική πλατφόρμα. Συνδέστε το στήριγμα και την πλατφόρμα στο ηλεκτρονικό χρονόμετρο. Το ύψος πρέπει να επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε η αντίσταση να μπορεί να είναι. Συνιστάται να επιλέξετε ύψη από 2 έως 4 μ. Μετά από αυτό, αποσυνδέστε το σώμα από το στήριγμα, ως αποτέλεσμα, θα αρχίσει να πέφτει ελεύθερα. Μετά από περίπου την πλατφόρμα, το χρονόμετρο θα καθορίσει την ώρα πτώση V . Στη συνέχεια, διαιρέστε την τιμή του ύψους με την τιμή του χρόνου και πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με το 2. Λάβετε την τιμή της επιτάχυνσης Ελεύθερος πτώσησε m/s2.
Εύρεση επιτάχυνσης Ελεύθερος πτώσημέσω δύναμης Μετρήστε το σωματικό βάρος σε κιλά στη ζυγαριά με μεγάλη ακρίβεια. Στη συνέχεια, πάρτε ένα δυναμόμετρο και κρεμάστε αυτό το σώμα πάνω του. Αλλά θα δείξει την αξία της βαρύτητας σε Newton. Στη συνέχεια διαιρέστε την τιμή της βαρύτητας με τη μάζα του σώματος. Ως αποτέλεσμα θα πάρετε επιτάχυνση Ελεύθερος πτώση.
Εύρεση επιτάχυνσης Ελεύθερος πτώσηχρησιμοποιώντας το μαθηματικό Πάρτε ένα μαθηματικό εκκρεμές (ένα σώμα που κρέμεται σε αρκετά μακρύ νήμα) και κάντε το να ταλαντώνεται, έχοντας προηγουμένως μετρήσει τα νήματα σε μέτρα. Ενεργοποιήστε το χρονόμετρο και μετρήστε έναν αριθμό ταλαντώσεων και σημειώστε τον χρόνο σε δευτερόλεπτα για τον οποίο έγιναν. Μετά από αυτό, διαιρέστε τον αριθμό των ταλαντώσεων με τον χρόνο σε δευτερόλεπτα και αυξήστε τον αριθμό που προκύπτει στο δεύτερο. Στη συνέχεια πολλαπλασιάστε το με το μήκος του εκκρεμούς και τον αριθμό 39,48. Ως αποτέλεσμα, παίρνουμε επιτάχυνση Ελεύθερος πτώση.
Για τον καθορισμό δύναμη αντίσταση αέραςδημιουργούν συνθήκες υπό τις οποίες το σώμα θα αρχίσει να κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα υπό την επίδραση της βαρύτητας. Υπολογίστε την τιμή της βαρύτητας, θα είναι ίση με τη δύναμη της αντίστασης του αέρα. Εάν ένα σώμα κινείται στον αέρα, ανεβάζοντας ταχύτητα, η δύναμη αντίστασής του βρίσκεται χρησιμοποιώντας τους νόμους του Νεύτωνα και η δύναμη αντίστασης του αέρα μπορεί επίσης να βρεθεί από το νόμο της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας και ειδικούς αεροδυναμικούς τύπους.
Ελεύθερη πτώσηείναι η κίνηση ενός σώματος υπό την επίδραση και μόνο της βαρύτητας.
Ένα σώμα που πέφτει στον αέρα, εκτός από τη δύναμη της βαρύτητας, επηρεάζεται από τη δύναμη της αντίστασης του αέρα, επομένως, μια τέτοια κίνηση δεν είναι ελεύθερη πτώση. Η ελεύθερη πτώση είναι η πτώση των σωμάτων στο κενό.
Η επιτάχυνση που προσδίδεται στο σώμα από τη βαρύτητα ονομάζεται επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Δείχνει πόσο αλλάζει η ταχύτητα ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα ανά μονάδα χρόνου.
Η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης κατευθύνεται κάθετα προς τα κάτω.
Εγκαταστάθηκε το Galileo Galilei ( ο νόμος του Γαλιλαίου): όλα τα σώματα πέφτουν στην επιφάνεια της Γης υπό την επίδραση της βαρύτητας απουσία δυνάμεων αντίστασης με την ίδια επιτάχυνση, δηλ. Η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης δεν εξαρτάται από τη μάζα του σώματος.
Μπορείτε να το επαληθεύσετε χρησιμοποιώντας ένα σωλήνα Newton ή μια στροβοσκοπική μέθοδο.
Ο σωλήνας Newton είναι ένας γυάλινος σωλήνας μήκους περίπου 1 m, το ένα άκρο του οποίου είναι σφραγισμένο και το άλλο είναι εξοπλισμένο με βρύση (Εικ. 25).
Εικ.25
Ας βάλουμε τρία διαφορετικά αντικείμενα στο σωλήνα, για παράδειγμα, ένα σφαιρίδιο, έναν φελλό και ένα φτερό πουλιού. Στη συνέχεια, γυρίστε γρήγορα τον σωλήνα. Και τα τρία σώματα θα πέσουν στο κάτω μέρος του σωλήνα, αλλά μέσα διαφορετική ώρα: πρώτα ένα πέλλετ, μετά ένας φελλός και τέλος ένα φτερό. Αλλά έτσι πέφτουν τα σώματα όταν υπάρχει αέρας στο σωλήνα (Εικ. 25, α). Αρκεί να αντλήσει κανείς τον αέρα με μια αντλία και να γυρίσει ξανά τον σωλήνα, θα δούμε ότι και τα τρία σώματα θα πέσουν ταυτόχρονα (Εικ. 25, β).
Υπό επίγειες συνθήκες, το g εξαρτάται από γεωγραφικό πλάτοςέδαφος.
Υψηλότερη τιμήέχει στον πόλο g=9,81 m/s 2 , το μικρότερο - στον ισημερινό g=9,75 m/s 2 . Λόγοι για αυτό:
1) η καθημερινή περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της.
2) απόκλιση του σχήματος της Γης από το σφαιρικό.
3) ανομοιόμορφη κατανομή της πυκνότητας των επίγειων πετρωμάτων.
Η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης εξαρτάται από το ύψος h του σώματος πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη. Αν παραμελήσουμε την περιστροφή του πλανήτη, μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο:
Οπου σολείναι η σταθερά της βαρύτητας, Μείναι η μάζα του πλανήτη, Rείναι η ακτίνα του πλανήτη.
Όπως προκύπτει από τον τελευταίο τύπο, με την αύξηση του ύψους της ανόδου του σώματος πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη, η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης μειώνεται. Αν παραμελήσουμε την περιστροφή του πλανήτη, τότε στην επιφάνεια του πλανήτη με ακτίνα R
Για να το περιγράψετε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους τύπους ομοιόμορφα επιταχυνόμενης κίνησης:
εξίσωση ταχύτητας:
κινηματική εξίσωση που περιγράφει την ελεύθερη πτώση των σωμάτων: 
,
ή στην προβολή στον άξονα 
.
Κίνηση σώματος που ρίχνεται κάθετα
Ένα σώμα που πέφτει ελεύθερα μπορεί να κινηθεί σε ευθεία ή κατά μήκος καμπυλόγραμμη τροχιά. Εξαρτάται από τις αρχικές συνθήκες. Ας το εξετάσουμε αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες.
Ελεύθερη πτώση χωρίς αρχική ταχύτητα ( =0) (Εικ. 26).
Με το επιλεγμένο σύστημα συντεταγμένων, η κίνηση του σώματος περιγράφεται από τις εξισώσεις: 
.
Από τον τελευταίο τύπο, μπορείτε να βρείτε τον χρόνο που το σώμα πέφτει από ύψος h:
Αντικαθιστώντας τον χρόνο που βρέθηκε στον τύπο της ταχύτητας, λαμβάνουμε το μέτρο της ταχύτητας του σώματος τη στιγμή της πτώσης: .
Η κίνηση ενός σώματος που ρίχνεται κατακόρυφα προς τα πάνω με αρχική ταχύτητα (Εικ. 27)
Εικ.26 Εικ.27
Η κίνηση του σώματος περιγράφεται από τις εξισώσεις:
Από την εξίσωση της ταχύτητας φαίνεται ότι το σώμα κινείται ομοιόμορφα αργά προς τα πάνω, φτάνει μέγιστο ύψος, και μετά κινείται προς τα κάτω με ομοιόμορφη επιτάχυνση. Λαμβάνοντας υπόψη ότι στο y=hmax την ταχύτητα και τη στιγμή που το σώμα φτάνει στην αρχική θέση y=0, μπορούμε να βρούμε:
Ο χρόνος ανύψωσης του σώματος στο μέγιστο ύψος.
Μέγιστο ύψος ανύψωσης του σώματος.
Χρόνος πτήσης του σώματος.
Η προβολή της ταχύτητας τη στιγμή που το σώμα φτάνει στην αρχική του θέση.
Κίνηση σώματος που ρίχνεται οριζόντια
Αν η ταχύτητα δεν κατευθύνεται κατακόρυφα, τότε η κίνηση του σώματος θα είναι καμπυλόγραμμη.
Σκεφτείτε την κίνηση ενός σώματος που ρίχνεται οριζόντια από ύψος h με ταχύτητα (Εικ. 28). Η αντίσταση του αέρα θα παραμεληθεί. Για να περιγράψετε την κίνηση, είναι απαραίτητο να επιλέξετε δύο άξονες συντεταγμένων - Ox και Oy. Η προέλευση των συντεταγμένων είναι συμβατή με την αρχική θέση του σώματος. Μπορεί να φανεί από το Σχ. 28 ότι , , , .
Εικ.28
Τότε η κίνηση του σώματος θα περιγραφεί από τις εξισώσεις:
Η ανάλυση αυτών των τύπων δείχνει ότι στην οριζόντια κατεύθυνση η ταχύτητα του σώματος παραμένει αμετάβλητη, δηλ. το σώμα κινείται ομοιόμορφα. Στην κατακόρυφη κατεύθυνση, το σώμα κινείται ομοιόμορφα με επιτάχυνση g, δηλ. ακριβώς όπως ένα σώμα ελεύθερης πτώσης χωρίς αρχική ταχύτητα. Ας βρούμε την εξίσωση τροχιάς. Για να γίνει αυτό, από την εξίσωση (3) βρίσκουμε το χρόνο
Η ελεύθερη πτώση είναι η κίνηση των αντικειμένων κάθετα προς τα κάτω ή κάθετα προς τα πάνω. Αυτή είναι μια ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση, αλλά ένα ιδιαίτερο είδος της. Όλοι οι τύποι και οι νόμοι της ομοιόμορφα επιταχυνόμενης κίνησης ισχύουν για αυτήν την κίνηση.
Εάν το σώμα πετά κατακόρυφα προς τα κάτω, τότε επιταχύνει, στην περίπτωση αυτή το διάνυσμα της ταχύτητας (κατευθυνόμενο κατακόρυφα προς τα κάτω) συμπίπτει με το διάνυσμα της επιτάχυνσης. Εάν το σώμα πετά κατακόρυφα προς τα πάνω, τότε επιβραδύνει, στην περίπτωση αυτή το διάνυσμα της ταχύτητας (κατευθυνόμενο προς τα πάνω) δεν συμπίπτει με την κατεύθυνση της επιτάχυνσης. Το διάνυσμα επιτάχυνσης στην ελεύθερη πτώση κατευθύνεται πάντα κατακόρυφα προς τα κάτω.
Η επιτάχυνση στην ελεύθερη πτώση των σωμάτων είναι σταθερή τιμή.
Αυτό σημαίνει ότι ανεξάρτητα από το σώμα που πετά πάνω ή κάτω, η ταχύτητά του θα αλλάξει με τον ίδιο τρόπο. ΑΛΛΑ με μια προειδοποίηση, εάν η δύναμη της αντίστασης του αέρα μπορεί να παραμεληθεί.
Η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης συνήθως υποδηλώνεται με ένα γράμμα διαφορετικό από την επιτάχυνση. Αλλά η βαρυτική επιτάχυνση και η επιτάχυνση είναι το ίδιο φυσική ποσότητακαι έχουν το ίδιο φυσική έννοια. Συμμετέχουν εξίσου στους τύπους για ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση.
Γράφουμε το σύμβολο "+" στους τύπους όταν το σώμα πετά προς τα κάτω (επιταχύνει), το σύμβολο "-" - όταν το σώμα πετάει προς τα πάνω (επιβραδύνει)
Όλοι γνωρίζουν από τα σχολικά εγχειρίδια φυσικής ότι στο κενό ένα βότσαλο και ένα φτερό πετούν με τον ίδιο τρόπο. Λίγοι όμως καταλαβαίνουν γιατί στο κενό του σώματος διαφορετικό βάροςγης ταυτόχρονα. Είτε μας αρέσει είτε όχι, είτε βρίσκονται στο κενό είτε στον αέρα, η μάζα τους είναι διαφορετική. Η απάντηση είναι απλή. Η δύναμη που προκαλεί την πτώση των σωμάτων (βαρύτητα) που προκαλείται από το βαρυτικό πεδίο της Γης είναι διαφορετική για αυτά τα σώματα. Είναι μεγαλύτερο για μια πέτρα (αφού η πέτρα έχει μεγαλύτερη μάζα), για ένα φτερό είναι μικρότερη. Αλλά εδώ δεν υπάρχει εξάρτηση: όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη, τόσο μεγαλύτερη η επιτάχυνση! Ας συγκρίνουμε, ενεργούμε με την ίδια δύναμη σε ένα βαρύ ντουλάπι και ένα ελαφρύ κομοδίνο. Υπό την επίδραση αυτής της δύναμης, το κομοδίνο θα κινηθεί πιο γρήγορα. Και για να κινούνται το ντουλάπι και το κομοδίνο με τον ίδιο τρόπο, είναι απαραίτητο να ενεργήσετε στο ντουλάπι πιο έντονα από το κομοδίνο. Το ίδιο κάνει και η Γη. Προσελκύει βαρύτερα σώματα με περισσότερη δύναμη από τα ελαφριά. Και αυτές οι δυνάμεις είναι τόσο κατανεμημένες μεταξύ των μαζών που ως αποτέλεσμα πέφτουν όλες ταυτόχρονα στο κενό, ανεξάρτητα από τη μάζα.
Ξεχωριστά, εξετάστε το ζήτημα της αναδυόμενης αντίστασης του αέρα. Πάρτε δύο ίδια φύλλα χαρτιού. Ένα από αυτά το τσαλακώνουμε και ταυτόχρονα το απελευθερώνουμε από τα χέρια μας. Το τσαλακωμένο φύλλο θα πέσει στο έδαφος νωρίτερα. Εδώ, οι διαφορετικοί χρόνοι πτώσης δεν σχετίζονται με τη μάζα σώματος και τη βαρύτητα, αλλά οφείλονται στην αντίσταση του αέρα.
Σκεφτείτε ένα σώμα που πέφτει από ένα ορισμένο ύψος ηχωρίς αρχική ταχύτητα. Εάν ο άξονας συντεταγμένων του ΛΣ είναι στραμμένος προς τα πάνω, ευθυγραμμίζοντας την αρχή των συντεταγμένων με την επιφάνεια της Γης, λαμβάνουμε τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής της κίνησης.
Ένα σώμα που ρίχνεται κάθετα προς τα πάνω κινείται ομοιόμορφα με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης. Σε αυτή την περίπτωση, τα διανύσματα ταχύτητας και επιτάχυνσης κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις και ο συντελεστής ταχύτητας μειώνεται με το χρόνο.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ!Δεδομένου ότι η άνοδος του σώματος στο μέγιστο ύψος του και η επακόλουθη πτώση στο επίπεδο του εδάφους είναι απολύτως συμμετρικές κινήσεις (με την ίδια επιτάχυνση, μόνο η μία επιβραδύνθηκε και η άλλη επιταχύνθηκε), η ταχύτητα με την οποία το σώμα προσγειώνεται θα είναι ίση με την ταχύτητα με την οποία εκτοξεύτηκε. Σε αυτή την περίπτωση, ο χρόνος για να ανέβει το σώμα στο μέγιστο ύψος θα είναι ίσος με τον χρόνο που το σώμα θα πέσει από αυτό το ύψος στο επίπεδο του εδάφους. Έτσι, ολόκληρος ο χρόνος πτήσης θα είναι διπλάσιος από τον χρόνο ανόδου ή πτώσης. Η ταχύτητα του σώματος στο ίδιο επίπεδο κατά την ανάβαση και κατά την πτώση θα είναι επίσης ίδια.
