Myślisz, że piórko, plastikowa butelka i moneta polecą na ziemię w tym samym czasie? Możesz przeprowadzić taki eksperyment i upewnić się, że moneta wyląduje pierwsza, a butelka druga, a pióro będzie wisiało w powietrzu przez długi czas i może w ogóle nie dotknąć ziemi, jeśli zostanie podniesione i uniesione przez nagły wiatr.
Czy swobodny upadek ciał jest taki swobodny?
W związku z tym dochodzimy do wniosku, że swobodny upadek ciał nie podlega jednej zasadzie, a wszystkie przedmioty spadają na ziemię na swój sposób. Tutaj, jak mówią, bajka się skończyła, ale niektórzy fizycy nie spoczęli na tym i zasugerowali, że siła oporu powietrza może wpływać na swobodny spadek ciał, a zatem takich wyników eksperymentów nie można uznać za ostateczne.
Wzięli długą szklaną rurkę i umieścili w niej pióro, kulkę, drewniany korek i monetę. Następnie podłączyli rurkę, wypompowali z niej powietrze i odwrócili. A potem wyszły na jaw absolutnie niesamowite rzeczy.
Wszystkie obiekty przeleciały razem w rurze i wylądowały w tym samym czasie. Przez długi czas tak się bawili, śmiali się, żartowali, obracali fajkę i zastanawiali się, aż nagle zorientowali się, że przy braku sił oporu powietrza wszystkie przedmioty spadają na ziemię w ten sam sposób.
Co więcej, okazało się, że jeszcze jedną niezwykłą rzeczą jest to, że wszystkie obiekty poruszają się z przyspieszeniem podczas swobodnego spadania. Oczywiście pojawiło się pragnienie, aby dowiedzieć się, czemu równa się to przyspieszenie.
Następnie za pomocą specjalnych zdjęć zmierzyli pozycję swobodnie spadającego ciała przy braku oporu powietrza w różnych momentach i stwierdzili, że wielkość przyspieszenia upadku była we wszystkich przypadkach taka sama. Równa się w przybliżeniu 9,8 m / s ^ 2.
Przyspieszenie swobodnego spadania: istota i wzory
Ta wartość jest taka sama dla ciał o absolutnie dowolnej masie, kształcie i rozmiarze. Wartość tę nazwano przyspieszeniem grawitacyjnym, a do jej oznaczenia przydzielono osobną literę, literę g (zh) alfabetu łacińskiego.
g wynosi zawsze 9,8 m / s ^ 2... Ściśle mówiąc, miejsc dziesiętnych jest więcej, ale w przypadku większości obliczeń to przybliżenie jest wystarczające. W razie potrzeby brana jest pod uwagę dokładniejsza wartość w celu dokładniejszych obliczeń.
Swobodny upadek ciał opisywany jest tymi samymi wzorami na prędkość i przemieszczenie, jak w przypadku każdego innego ruch jednostajnie przyspieszony:
v \u003d a * t, is \u003d ((v ^ 2) - (v_0 ^ 2)) / 2 * a lub s \u003d a * (t ^ 2) / 2, jeśli prędkość początkowa ciała wynosi zero, tylko zamiast przyspieszenia a przyjmij wartość g. A następnie formuły przyjmują postać:
v \u003d g * t, s \u003d ((v ^ 2) - (v_0 ^ 2)) / 2 * g lub s \u003d g * (t ^ 2) / 2 (jeśli v_0 \u003d 0), odpowiednio,
gdzie v to prędkość końcowa, v_0 to prędkość początkowa, s to przemieszczenie, t to czas, g to przyspieszenie ziemskie.
Wniosek, że swobodny upadek jakiegokolwiek ciała następuje na pierwszy rzut oka w ten sam sposób, wydaje się śmieszny z punktu widzenia codziennych doświadczeń. Ale w rzeczywistości wszystko jest poprawne i logiczne. Po prostu pozornie niewielka wartość oporu powietrza dla wielu spadających ciał okazuje się dość zauważalna, a zatem bardzo spowalnia ich upadek.
Swobodny spadek to ruch ciał tylko pod wpływem grawitacji Ziemi (pod wpływem grawitacji)
W warunkach Ziemi upadek ciał jest uważany za warunkowo wolny, ponieważ Kiedy ciało upada w powietrzu, zawsze występuje siła oporu powietrza.
Idealny swobodny spadek możliwy jest tylko w próżni, w której nie ma siły oporu powietrza, a niezależnie od masy, gęstości i kształtu wszystkie ciała spadają równie szybko, to znaczy w dowolnym momencie ciała mają te same chwilowe prędkości i przyspieszenia.
Idealny swobodny opad ciał można zaobserwować w rurce Newtona, jeśli powietrze jest z niej wypompowywane za pomocą pompy.
W dalszych rozważaniach i rozwiązywaniu problemów zaniedbujemy siłę tarcia o powietrze i uważamy, że upadek ciał w warunkach ziemskich jest idealnie wolny.
PRZYŚPIESZENIE GRAWITACYJNE
Podczas swobodnego spadania wszystkie ciała w pobliżu powierzchni Ziemi, niezależnie od ich masy, uzyskują to samo przyspieszenie, zwane przyspieszeniem swobodnego spadania.
Symbol przyspieszenie swobodnego spadania - g.
Przyspieszenie swobodnego spadania na Ziemi jest w przybliżeniu równe:
g \u003d 9,81 m / s2.
Przyspieszenie swobodnego spadania jest zawsze skierowane w kierunku środka Ziemi.
W pobliżu powierzchni Ziemi wartość grawitacji jest uważana za stałą, dlatego swobodny spadek ciała to ruch ciała pod wpływem stałej siły. W konsekwencji swobodny spadek jest ruchem jednostajnie przyspieszonym.
Wektor grawitacji i tworzone przez niego przyspieszenie ziemskie są zawsze skierowane w ten sam sposób.
Wszystkie wzory na ruch jednostajnie przyspieszony mają zastosowanie do ciał swobodnie spadających.
Wielkość prędkości podczas swobodnego spadania ciała w dowolnym momencie:
ruch ciała:
W tym przypadku zamiast przyspieszać za, przyspieszenie grawitacyjne jest wprowadzone do wzorów na ruch jednostajnie przyspieszony sol \u003d 9,8 m / s2.
W warunkach idealnego upadku ciała spadające z tej samej wysokości docierają do powierzchni Ziemi, z taką samą prędkością i takim samym czasem spadania.
W idealnym swobodnym spadku ciało powraca na Ziemię z prędkością równą modułowi prędkości początkowej.
Czas opadania ciała jest równy czasowi ruchu w górę od momentu rzucenia do całkowitego zatrzymania się w najwyższym punkcie lotu.
Jedynie na biegunach Ziemi ciała spadają ściśle pionowo. We wszystkich innych punktach planety trajektoria swobodnie spadającego ciała odchyla się na wschód z powodu siły Karyolis powstającej w układach wirujących (tj. Wpływa na wpływ obrotu Ziemi wokół własnej osi).
CZY WIESZ
JAKI JEST UPADEK CIAŁ W RZECZYWISTYCH WARUNKACH?
Jeśli strzelisz z pistoletu pionowo w górę, to biorąc pod uwagę siłę tarcia o powietrze, pocisk swobodnie spadający z dowolnej wysokości osiągnie prędkość nie większą niż 40 m / s w pobliżu ziemi.
W warunkach rzeczywistych, ze względu na działanie siły tarcia o powietrze, energia mechaniczna ciała jest częściowo zamieniana na energię cieplną. W rezultacie maksymalna wysokość podnoszenia ciała okazuje się być mniejsza niż mogłaby być podczas poruszania się w przestrzeni pozbawionej powietrza, aw dowolnym punkcie trajektorii podczas opadania prędkość okazuje się być mniejsza niż prędkość rosnąca.
W obecności tarcia spadające ciała mają przyspieszenie równe g tylko w początkowym momencie ruchu. Wraz ze wzrostem prędkości maleje przyspieszenie, ruch ciała jest zwykle równomierny.
ZRÓB TO SAM
Jak zachowują się spadające ciała w rzeczywistych warunkach?
Weź mały dysk wykonany z plastiku, grubego kartonu lub sklejki. Wytnij dysk o tej samej średnicy ze zwykłego papieru. Podnieś je, trzymając w różnych rękach, na tej samej wysokości i jednocześnie wypuść. Ciężki dysk spadnie szybciej niż lekki. Podczas upadku na każdy dysk działają jednocześnie dwie siły: grawitacja i opór powietrza. Na początku upadku wypadkowa siły ciężkości i siły oporu powietrza będzie większa dla ciała o większej masie, a przyspieszenie cięższego ciała będzie większe. Wraz ze wzrostem prędkości ciała siła oporu powietrza rośnie i stopniowo staje się równa sile grawitacji, spadające ciała zaczynają się poruszać równomiernie, ale z różnymi prędkościami (prędkość cięższego ciała jest większa).
Podobnie jak w przypadku ruchu spadającego dysku, można rozważyć ruch spadochroniarza spadającego w dół podczas wyskoku z samolotu z dużej wysokości.
Umieść lekki krążek papierowy na cięższym krążku z tworzywa sztucznego lub sklejki, unieś go i zwolnij w tym samym czasie. W takim przypadku spadną jednocześnie. Tutaj opór powietrza działa tylko na ciężką dolną tarczę, a siła grawitacji nadaje jednakowe przyspieszenia ciałom, niezależnie od ich masy.
PRAWIE ANEKDOTA
Paryski fizyk Lenormand, który żył w XVIII wieku, wziął zwykłe parasole przeciwdeszczowe, zapiął końce szprych i skoczył z dachu domu. Następnie, zachęcony swoim sukcesem, zrobił specjalny parasol z wiklinowym siedziskiem i zbiegł z wieży w Montpellier. Na dole był otoczony przez entuzjastycznych widzów. Jak nazywa się twój parasol? Spadochron! - odpowiedział Lenormand (dosłowne tłumaczenie tego słowa z francuskiego - „przeciw upadkowi”).
CIEKAWY
Jeśli ziemia zostanie przewiercona i wrzucony tam kamień, co się stanie z kamieniem?
Kamień spadnie, osiągając maksymalną prędkość na środku ścieżki, po czym przeleci bezwładnie i dotrze na przeciwną stronę Ziemi, a jego końcowa prędkość będzie równa początkowej. Przyspieszenie ziemskie wewnątrz Ziemi jest proporcjonalne do odległości od środka Ziemi. Kamień będzie się poruszał jak ciężar na sprężynie, zgodnie z prawem Hooke'a. Jeśli prędkość początkowa kamienia wynosi zero, to okres oscylacji kamienia w szybie jest równy okresowi obrotu satelity w pobliżu powierzchni Ziemi, niezależnie od tego, jak przekopany jest bezpośredni wał: przez środek Ziemi lub wzdłuż dowolnego cięciwy.
Instrukcje
Przelicz wysokość, z której ciało spada na jednostki SI - metry. Przyspieszenie swobodnego spadania podano w podręczniku już przetłumaczonym na jednostki tego układu - metry podzielone przez sekundy. Dla Ziemi na środkowym pasie wynosi 9,81 m / s 2. W warunkach niektórych problemów wskazane są inne planety, na przykład Księżyc (1,62 m / s 2), Mars (3,86 m / s 2). Gdy obie wartości początkowe są określone w jednostkach SI, wynik będzie w jednostkach tego samego systemu - sekundach. Jeśli stan wskazuje na masę ciała, zignoruj \u200b\u200bgo. Ta informacja jest tutaj zbędna, można ją zacytować, aby sprawdzić, jak dobrze wiesz.
Aby spaść, pomnóż wysokość przez dwa, podziel przez przyspieszenie ziemskie, a następnie wyodrębnij pierwiastek kwadratowy z wyniku:
t \u003d √ (2h / g), gdzie t to czas, s; h - wysokość, m; g - przyspieszenie ziemskie, m / s 2.
Zadanie może wymagać znalezienia dodatkowych danych, np. O tym, jaka była prędkość ciała w momencie zetknięcia z podłożem lub na określonej wysokości od niego. Ogólnie oblicz prędkość w następujący sposób:
Wprowadzono tu nowe zmienne: v to prędkość, m / s, a y to wysokość, na której chcesz poznać prędkość spadającego ciała, m. Oczywiste jest, że przy h \u003d y (czyli w początkowym momencie spadania) prędkość wynosi zero, a przy y \u003d 0 (w momencie dotknięcia ziemi, tuż przed zatrzymaniem się organizmu), wzór można uprościć:
Po dotknięciu ziemi już nastąpiło i ciało się zatrzymało, prędkość jego upadku jest znowu równa zeru (chyba, że \u200b\u200boczywiście znowu się wyskoczy i odbije).
Aby zmniejszyć siłę uderzenia po zakończeniu swobodnego spadania, stosuje się spadochrony. Początkowo upadek jest swobodny i jest zgodny z powyższymi równaniami. Następnie spadochron otwiera się i następuje płynne zwalnianie z powodu oporu powietrza, którego nie można już lekceważyć. Regularności opisane powyższymi równaniami już nie obowiązują, a dalszy spadek wysokości jest powolny.
Mars zajmuje czwarte miejsce pod względem oddalenia Słońca i siódme pod względem wielkości planet Układ Słoneczny... Otrzymał swoją nazwę na cześć starożytnego rzymskiego boga wojny. Czasami Mars zwana czerwoną planetą: czerwonawy odcień powierzchni nadaje tlenek żelaza zawarty w glebie.
Będziesz potrzebować
- Amatorski teleskop lub potężna lornetka
Instrukcje
Opozycja Ziemi i Marsza
Kiedy Ziemia znajduje się dokładnie między Słońcem a Marsohm, tj. na minimalnej odległości 55,75 mln km stosunek ten nazywany jest opozycją. Co więcej, on Mars jest w kierunku przeciwnym do Słońca. Takie opozycje powtarzają się co 26 miesięcy w różnych częściach Ziemi i Marsza. To najkorzystniejsze czasy do obserwacji czerwieni za pomocą teleskopów amatorskich. Co 15-17 lat dochodzi do wielkich konfrontacji: z dystansem do Marsale jest minimalna i sama osiąga maksymalny rozmiar kątowy i jasność. Ostatnia wielka konfrontacja miała miejsce 29 stycznia 2010 roku. Następny będzie 27 lipca 2018 roku.
Warunki obserwacji
Jeśli masz teleskop amatorski, powinieneś go poszukać Mars na niebie w opozycji. Szczegóły powierzchni są dostępne do obserwacji tylko w tych okresach, kiedy średnica kątowa planety sięga maksymalna wartość... Duży teleskop amatorski ma dostęp do wielu interesujących szczegółów na powierzchni planety, sezonowej ewolucji czap polarnych Marsa i oznaki marsjańskich burz piaskowych. W małym teleskopie można zobaczyć „ ciemne miejsca„Na powierzchni planety. Czapy polarne też można zobaczyć, ale tylko podczas wielkich konfrontacji. Wiele zależy zarówno od doświadczenia obserwacyjnego, jak i od warunków atmosferycznych. Zatem im większe doświadczenie obserwacyjne, tym mniejszy może być teleskop do „łapania” Marsi szczegóły jego powierzchni. Brak doświadczenia nie zawsze jest rekompensowany drogimi i potężny teleskop.
Gdzie patrzeć
Wieczorem i Mars widoczne w świetle czerwono-pomarańczowym i żółtym w środku nocy. W 2011 Mars można obserwować na niebie do końca listopada. Do sierpnia planeta znajduje się w gwiazdozbiorze Bliźniąt na północnym niebie. OD Mars widoczny w konstelacji Raka. Znajduje się między konstelacjami Lwa i Bliźniąt.
Uwaga
Jeśli doświadczenie obserwacji jest niewielkie, należy zaczekać na okres konfrontacji.
Źródła:
- Mars w 2019 roku
- teleskop marsowy w 2019 roku
Znaleźć przyśpieszenie wolny spadekzrzucić wystarczająco ciężkie ciało, najlepiej metalowe, z określonej wysokości i w określonym czasie spadek, a następnie użyj wzoru do obliczenia przyśpieszenie wolny spadek... Albo zmierz siłę grawitacji działającą na ciało o znanej masie i podziel wartość siły przez tę masę. Może być zastosowane wahadło matematyczne.
Będziesz potrzebować
- elektroniczny i zwykły stoper, metalowy korpus, waga, dynamometr i wahadło matematyczne.
Instrukcje
Znajdowanie przyspieszenia wolny spadek Swobodnie spadające ciało Weź metalowy korpus i przymocuj go do wspornika na niektórych, które natychmiast mierzą w metrach. Na dole zatrzymaj specjalną platformę. Przymocuj wspornik i platformę do elektronicznego stopera. Wysokość należy dobrać tak, aby możliwy był opór. Zaleca się wybierać wysokości od 2 do 4 m. Następnie należy odczepić korpus od wspornika, dzięki czemu zacznie on swobodnie opadać. Po około peronie stoper zapisze czas spadek w . Następnie podziel wartość wysokości przez podaną wartość czasu i pomnóż wynik przez 2. Uzyskaj wartość przyspieszenia wolny spadek wm / s2.
Znajdowanie przyspieszenia wolny spadek poprzez siłę Zmierz masę ciała w kilogramach na wadze z dużą precyzją. Następnie weź dynamometr i zawieś na nim to ciało. Ale pokaże wartość grawitacji w niutonach. Następnie podziel wartość grawitacji przez masę ciała. W rezultacie otrzymujesz przyśpieszenie wolny spadek.
Znajdowanie przyspieszenia wolny spadek korzystanie z matematyki Weź wahadło matematyczne (ciało zawieszone na wystarczająco długiej nitce) i wpraw je w oscylację, najpierw mierząc nitki w metrach. Włącz stoper i policz liczbę oscylacji i zanotuj czas w sekundach, dla których zostały one wyprodukowane. Następnie podziel liczbę oscylacji przez czas w sekundach i zwiększ wynikową liczbę do sekundy. Następnie pomnóż ją przez długość wahadła i liczbę 39,48. W rezultacie otrzymujemy przyśpieszenie wolny spadek.
Do ustalenia siła odporność powietrze stworzyć warunki, w których ciało zacznie się równomiernie i prostoliniowo poruszać pod wpływem grawitacji. Oblicz wartość grawitacji, będzie równa sile oporu powietrza. Jeśli ciało porusza się w powietrzu, nabiera prędkości, siłę oporu wyznacza się zgodnie z prawami Newtona, a siłę oporu powietrza można znaleźć na podstawie prawa zachowania energii mechanicznej i specjalnych wzorów aerodynamicznych.
Swobodny spadek - to ruch ciała pod wpływem samej grawitacji
Na ciało spadające w powietrze oprócz grawitacji wpływa siła oporu powietrza, dlatego taki ruch nie jest swobodnym spadaniem. Swobodny spadek to upadek ciał w próżni.
Nazywa się przyspieszenie, które nadaje ciału grawitację przyspieszenie swobodnego spadania... Pokazuje, jak bardzo zmienia się prędkość swobodnie spadającego ciała w jednostce czasu.
Przyspieszenie swobodnego spadania jest skierowane pionowo w dół.
Założenie Galileo Galilei ( prawo Galileusza): wszystkie ciała spadają na powierzchnię Ziemi pod wpływem grawitacji przy braku sił oporu z takim samym przyspieszeniem, tj. przyspieszenie ziemskie nie zależy od masy ciała.
Możesz to zweryfikować za pomocą lampy Newtona lub metody stroboskopowej.
Rurka Newtona to szklana rurka o długości około 1 m, której jeden koniec jest uszczelniony, a drugi wyposażony w kran (ryc. 25).
Ryc.25
Umieść w tubie trzy różne przedmioty, takie jak peletka, korek i pióro. Następnie szybko odwróć rurkę. Wszystkie trzy ciała spadną na dno rury, ale w inny czas: najpierw kulka, potem korek, a na końcu piórko. Ale tak spadają ciała, gdy w rurze jest powietrze (ryc. 25, a). Wystarczy pompką wypompować powietrze i ponownie obrócić rurkę, zobaczymy, że wszystkie trzy ciała spadną jednocześnie (ryc. 25, b).
W warunkach naziemnych g zależy od szerokość geograficzna teren.
Najwyższa wartość ma na biegunie g \u003d 9,81 m / s 2, najmniejszą na równiku g \u003d 9,75 m / s 2. Powody tego:
1) codzienny obrót Ziemi wokół własnej osi;
2) odchylenie kształtu Ziemi od kulistego;
3) nierównomierny rozkład gęstości skał lądowych.
Przyspieszenie swobodnego spadania zależy od wysokości ciała h nad powierzchnią planety. Jeśli zaniedbamy obrót planety, można to obliczyć ze wzoru:
gdzie sol - stała grawitacyjna, M - masa planety, R jest promieniem planety.
Jak wynika z ostatniego wzoru, wraz ze wzrostem wysokości wznoszenia się ciała nad powierzchnię planety przyspieszenie ziemskie maleje. Jeśli zaniedbamy obrót planety, to na powierzchni planety o promieniu R.
Aby to opisać, możesz użyć wzorów na ruch jednostajnie przyspieszony:
równanie prędkości:
równanie kinematyczne opisujące swobodny spadek ciał: 
,
lub w rzucie na osi 
.
Ruch ciała rzuconego pionowo
Swobodnie spadające ciało może poruszać się w linii prostej lub wzdłuż zakrzywiona ścieżka... To zależy od warunków początkowych. Przyjrzyjmy się temu bliżej.
Swobodny spadek bez prędkości początkowej ( \u003d 0) (rys.26).
Przy wybranym układzie współrzędnych ruch ciała opisują równania: 
.
Z ostatniego wzoru można odczytać czas upadku ciała z wysokości h:
Podstawiając znaleziony czas do wzoru na prędkość, otrzymujemy moduł prędkości ciała w momencie upadku:
Ruch ciała wyrzuconego pionowo w górę z prędkością początkową (rys. 27)
Rys.26 Rys.27
Ruch ciała opisują równania:
Z równania prędkości widać, że ciało porusza się równie wolno w górę, sięgając maksymalna wysokość, a następnie porusza się w dół z równomiernym przyspieszeniem. Biorąc pod uwagę, że przy y \u003d hmax prędkość i w momencie, gdy ciało osiąga pozycję wyjściową y \u003d 0, możemy znaleźć:
Czas podniesienia ciała do maksymalnej wysokości;
Maksymalna wysokość ciała;
Czas lotu ciała;
Projekcja prędkości w momencie, gdy ciało osiąga swoje pierwotne położenie.
Ruch ciała wyrzuconego poziomo
Jeśli prędkość nie jest skierowana pionowo, ruch ciała będzie krzywoliniowy.
Rozważ ruch ciała rzuconego poziomo z wysokości h z prędkością (ryc. 28). Zaniedbamy opór powietrza. Aby opisać ruch, konieczne jest wybranie dwóch osi współrzędnych - Ox i Oy. Pochodzenie współrzędnych jest zgodne z początkowym położeniem ciała. Na ryc. 28 widać, że ,,,.
Ryc.28
Następnie ruch ciała zostanie opisany równaniami:
Analiza tych wzorów pokazuje, że w kierunku poziomym prędkość ciała pozostaje niezmieniona, tj. ciało porusza się równomiernie. W kierunku pionowym ciało porusza się równomiernie z przyspieszeniem g, tj. tak jak ciało swobodnie spadające bez prędkości początkowej. Znajdźmy równanie trajektorii. W tym celu z równania (3) znajdujemy czas
Swobodny spadek to ruch obiektów pionowo w dół lub pionowo w górę. Jest to ruch jednostajnie przyspieszony, ale jego szczególny rodzaj. W przypadku tego ruchu obowiązują wszystkie wzory i prawa ruchu jednostajnie przyspieszonego.
Jeśli ciało leci pionowo w dół, to jest przyspieszane; w tym przypadku wektor prędkości (skierowany pionowo w dół) pokrywa się z wektorem przyspieszenia. Jeśli ciało leci pionowo w górę, to zwalnia, w tym przypadku wektor prędkości (skierowany do góry) nie pokrywa się z kierunkiem przyspieszenia. Wektor przyspieszenia swobodnego spadania jest zawsze skierowany pionowo w dół.
Przyspieszenie swobodnego spadania ciał jest stałe.
Oznacza to, że jakiekolwiek ciało leci w górę lub w dół, jego prędkość zmieni się w ten sam sposób. ALE z jednym zastrzeżeniem, jeśli można pominąć siłę oporu powietrza.
Przyspieszenie swobodnego spadania jest zwykle oznaczone literą inną niż przyspieszenie. Ale przyspieszenie i przyspieszenie swobodnego spadania to jedno i to samo wielkość fizyczna i mają to samo znaczenie fizyczne... Uczestniczą w ten sam sposób we wzorach na ruch jednostajnie przyspieszony.
Znak „+” piszemy we wzorach, kiedy ciało leci w dół (przyspiesza), znak „-” - gdy ciało wzlatuje (zwalnia)
Wszyscy wiedzą ze szkolnych podręczników fizyki, że w próżni kamyk i pióro lecą w ten sam sposób. Ale niewiele osób rozumie, dlaczego w próżni ciała różne masy lądować w tym samym czasie. Cokolwiek można powiedzieć, czy są w próżni, czy w powietrzu, ich masa jest inna. Odpowiedź jest prosta. Siła, która powoduje upadek ciał (grawitacja) spowodowana przez pole grawitacyjne Ziemi, jest inna dla tych ciał. Dla kamienia jest większy (ponieważ kamień ma większą masę), dla pióra jest mniejszy. Ale nie ma tu żadnej zależności: im większa siła, tym większe przyspieszenie! Porównajmy, działamy z równą siłą na ciężką szafę i lekki stolik nocny. Pod wpływem tej siły stolik nocny będzie się poruszał szybciej. Aby szafa i stolik nocny poruszały się w ten sam sposób, na szafkę należy oddziaływać silniej niż na stolik nocny. Ziemia robi to samo. Przyciąga cięższe ciała z większą siłą niż lekkie. A siły te są tak rozłożone na masy, że w rezultacie wszystkie one wpadają w próżnię w tym samym czasie, niezależnie od masy.
Rozważmy oddzielnie kwestię wynikowego oporu powietrza. Weź dwa identyczne arkusze papieru. Zgniatamy jeden z nich i jednocześnie uwalniamy go z rąk. Zmięty liść spadnie na ziemię wcześniej. Tutaj różne czasy upadku nie są związane z masą ciała i grawitacją, ale z powodu oporu powietrza.
Weźmy pod uwagę ciało spadające z określonej wysokości godz bez prędkości początkowej. Jeśli oś współrzędnych jednostki organizacyjnej jest skierowana w górę, wyrównując początek współrzędnych z powierzchnią Ziemi, uzyskujemy główne cechy tego ruchu.
Ciało rzucone pionowo do góry porusza się równomiernie z przyspieszeniem ziemskim. W tym przypadku wektory prędkości i przyspieszenia są skierowane w przeciwnych kierunkach, a moduł prędkości maleje z upływem czasu.
WAŻNY! Ponieważ wzniesienie się ciała na maksymalną wysokość i późniejszy upadek na poziom gruntu to ruchy absolutnie symetryczne (z tym samym przyspieszeniem, tylko jeden zwolniony, a drugi przyspieszony), to prędkość, z jaką ciało wyląduje, będzie równa prędkości, z jaką zwymiotowany. W takim przypadku czas podniesienia się ciała do maksymalnej wysokości będzie równy czasowi upadku ciała z tej wysokości na poziom gruntu. Zatem cały czas lotu będzie dwukrotnie dłuższy od czasu narastania lub opadania. Prędkość ciała na tym samym poziomie podczas podnoszenia i opadania również będzie taka sama.
