Швидкість вільного падіння
Відомо, що планета Земля притягує будь-яке тіло до свого ядру за допомогою так званого гравітаційного поля. Це означає, що чим більше відстань між тілом і поверхнею нашої планети, тим з більшою силою Земля впливає на нього, і тим виражено сила тяжіння.
На тіло, падаюче вертикально вниз, як і раніше впливає вищезгадана сила, завдяки дії якої тіло неодмінно впаде вниз. Залишається відкритим питання про те, яка буде його швидкість при падінні? З одного боку, на предмет впливає опір повітря, яке досить сильно, з іншого - тіло тим сильніше притягується до Землі, ніж воно від неї далі. Перше - очевидно буде перешкодою і зменшувати швидкість, друге - надавати прискорення і збільшувати швидкість. Таким чином, виникає інше питання про те, чи можливо саме вільне падіння в земних умовах? Строго кажучи, вільне падіння тіла можливе лише у вакуумі, де відсутні перешкоди у вигляді опору потоків повітря. Проте в рамках сучасної фізики вільним падінням тіла прийнято вважати вертикальний рух, який не зустрічає перешкод (опором повітря при цьому можна знехтувати).
Вся справа в тому, що створити умови, де на падаючий предмет не впливають інші сили, зокрема, той же повітря, можна тільки штучно. Експериментальним шляхом було доведено, що швидкість вільного падіння тіла у вакуумі завжди дорівнює одному й тому числу незалежно від ваги тіла. Такий рух отримало назву равноускоренное. Вперше воно було описано знаменитим фізиком і астрономом Галілео Галілеєм більше 4 століть тому. Актуальність таких висновків не втратила своєї сили донині.
Як вже було сказано, вільне падіння тіла в рамках буденного життя - це умовне і не зовсім коректне назву. За фактом ж швидкість вільного падіння будь-якого тіла нерівномірна. Тіло рухається з прискоренням, за рахунок чого подібний рух описується як окремий випадок рівноприскореного руху. Іншими словами, кожну секунду швидкість тіла буде змінюватися. Маючи на увазі дане застереження, можна знайти швидкість вільного падіння тіла. Якщо ми не надаємо предмету прискорення (тобто не кидаємо його, а просто опускаємо з висоти), то його початкова швидкість дорівнюватиме нулю: Vo = 0. З кожною секундою швидкість буде збільшуватися пропорційно пройшов часу і прискоренню: gt.
Тут важливо прокоментувати введення змінної g. Це - прискорення вільного падіння. Раніше нами вже було зазначено наявність прискорення при падінні тіла в нормальних умовах, тобто при наявності повітря і при впливі сили тяжіння. Будь-яке тіло падає на Землю з прискоренням, рівним 9,8 м / с2, незалежно від його маси.
Тепер, маючи на увазі цю обмовку, виводимо формулу, яка допоможе обчислити швидкість вільного падіння тіла:
V = Vo + gt.
Тобто до початкової швидкості (якщо ми надавали її тілу допомогою кидання, штовхання чи інших маніпуляцій) додаємо твір прискорення вільного падіння на ту кількість секунд, яке знадобилося тілу для того, щоб досягти поверхні. Якщо ж початкова швидкість дорівнює нулю, то формула набуває вигляду:
V = gt.
Тобто попросту твір прискорення вільного падіння на час.
Подібним чином, знаючи швидкість вільного падіння предмета, можна вивести час його пересування або початкову швидкість.
Слід також відрізняти формулу для підрахунку швидкості тіла, кинутого під кутом до горизонту, оскільки в цьому випадку будуть діяти сили, поступово уповільнюють швидкість руху кинутого предмета.
У випадку, розглянутому нами, на тіло діє тільки сила тяжіння і опір повітряних потоків, що, за великим рахунком, на зміну швидкості не впливає.
Відносність руху Ще в шкільній програмі є положення про те, що будь-який рух одного тіла можна зафіксувати тільки лише відносно іншого тіла. Це положення і називають терміном «відносність руху». По картинках підручників було зрозуміло, що для стоїть на березі річки…
Прямолінійний рух Сучасної механіки відомо кілька видів руху. Вони відрізняються один від одного траєкторією, наявністю або відсутністю прискорення і рядом інших параметрів. Проте є у них і спільні риси: зокрема, кожен вид кінематичного дії можна виразити за…
Архімедова сила Проробимо простий експеримент: візьмемо слабо надутий гумовий м'яч і «притопити» його у воді. Якщо глибина занурення буде навіть 1-2 метри, то неважко бачити, що його обсяг зменшиться, тобто з усіх боків м'яч обжавши якась сила. Зазвичай кажуть, що…
Рівномірний рух і його особливості Серед розмаїття рухів, що вивчаються таким розділом фізики, як кінематика, зустрічається таке, при якому тіло за будь-які довільно взяті рівні відрізки часу проходить однакові по довжині відрізки шляху. Це - рівномірний рух. Прикладом може служити…
Інерціальні системи відліку Володіючи початковими даними, для будь-якого рухомого тіла можна розрахувати значення його прискорення, швидкості, розташування (координат) та ін. Усі подібні розрахунки виконуються в рамках кінематики. Однак даний розділ науки не вивчає самих…
Що таке сила тяжіння Ще Альберт Ейнштейн говорив, що все навколо - справжнісіньке диво, і він був правий. Ми ж в буднях повсякденності часто перестаємо помічати природні явища, приймаючи їх за само собою зрозуміле. Подібної долі не уникла й сила тяжіння. Кумедну…
Огляд завдань, присвячених питанню, як знайти швидкість, у шкільних курсах математики і фізики Поняття швидкості - одне з ключових в характеристиці динамічних параметрів як окремого об'єкта, так і деякої системи. Дійсно, швидкість є найважливішою фізичною величиною, що характеризує рух, а з поняттям руху людина стикається у своєму житті…
Галілео Галілей і рівноприскореного руху Всі тіла в реальних умовах не можуть рухатися з постійними швидкостями, і звичайно швидкість тіла змінюється з часом і за напрямком, і за величиною. Такий рух називають нерівномірним. Найпростішим нерівномірним рухом тіл є прямолінійне…
Гравітаційне поле Поняття «гравітаційне поле» з'явилося у фізиці не відразу. Спочатку такий тип взаємодії розглядалося в рамках закону Всесвітнього тяжіння. Сучасний термін з'явився значно пізніше. Існує це поняття вже кілька століть.Під гравітацією розуміється…
Сила всесвітнього тяжіння: характеристика і практична значущість XVI - XVII століття багато хто по праву називають одним з найславетніших періодів в історії фізики. Саме в цей час були багато в чому закладені ті основи, без яких подальший розвиток цієї науки було б попросту немислимим. Коперник, Галілей, Кеплер…
Космічна швидкість Будь-який предмет, будучи підкинутим вгору, рано чи пізно опиняється на земній поверхні, будь то камінь, аркуш паперу або просте пір'їнка. У той же час, супутник, запущений в космос півстоліття тому, космічна станція або Місяць продовжують…
Вільне падіння: характеристика даного фізичного показника Вільне падіння - це рух тіл під дією сили тяжіння. Якщо окремий предмет падає в повітрі, то на нього починає діяти ще й опір середовища, тому такий рух не можна вважати вільним падінням, яке можливе лише у вакуумі.Величину, яка показує швидкість…
Рівномірний прямолінійний рух: поняття та основні характеристики Рівномірний і нерівномірний рух є найважливішими поняттями кінематики. Основне положення даного розділу фізики полягає в тому, що, розглядаючи поступальний рух того чи іншого тіла, слід враховувати, що всі його точки рухаються в одному і тому ж…