ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ - ችግሮች እና መፍትሄዎች

ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ - ችግሮች እና መፍትሄዎች

1. አንድ ድንጋይ ከ45 ሜትር ከፍታ በነፃነት ይወድቃል። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ ድንጋዩ መሬት ላይ ሲወድቅ የሚፈጀው ፍጥነት ስንት ነው?

የሚታወቅ፦

ቁመት (ሰ) = 45 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግ ፡ ድንጋዩ መሬት ላይ ሲወድቅ የሚፈጀው የመጨረሻ ፍጥነት (v _t )

መፍትሔው

የነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ እኩልታ

v _t ² = 2 ግ

የድንጋይ የመጨረሻ ፍጥነት;

v _t ² = 2 (10)(45) = 900

v _t = √900 = 30 ሜ/ሰ ²

2. አንድ ነገር ከመጀመሪያው ፍጥነት ውጪ ከፍ ብሎ ይወድቃል። ዕቃው ከ2 ሰከንዶች በኋላ መሬት ላይ ይመታል። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^-2 ነው ። ቁመትን ይወስኑ

የሚታወቅ፦

የጊዜ ክፍተት (t) = 2 ሰከንዶች

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

ተፈላጊ ፡ ቁመት (ሰ)

መፍትሔው

የነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ እኩልታ፡

ኤች = ½ ግ ²

ቁመት

ሸ = ½ (10)(2) ² = (5)(4) = 20 ሜትር

3. ከመሬት በላይ ከ20 ሜትር ከፍታ ላይ 2-ኪ.ግ የሆነ ነገር ያለ ምንም መውደቅ። በአየር ላይ ያለው የነገሩ የጊዜ ክፍተት ስንት ነው? በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^{-2 ነው}

የሚታወቅ፦

ቁመት (ሰ) = 20 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግ ፡ የጊዜ ክፍተት (t )

መፍትሔው

የነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ እኩልታ፡

ኤች = ½ ግ ²

የጊዜ ክፍተት፡

20 = ½ (10)(t ² )

20 = (5)(t ² )

20/5 = t ²

4 = t ²

t = √4

t = 2 ሰከንዶች

4. ሁለት ነገሮች፣ ነገር 1 እና ነገር 2፣ በተመሳሳይ ጊዜ ከ h ₁ እና h ₂ ቁመት በነፃ ይወድቃሉ ። h ₁ : h ₂ = 2: 1 ከሆነ፣ ከነገር 1 ወደ ነገር 2 ያለው የጊዜ ክፍተት ጥምርታ ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

የነገሩ ቁመት 1 (ሰ ₁ ) = 2

የነገሩ ቁመት 2 (ሰ ₂ ) = 1

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት = g

ተፈላጊ : t ₁ : t ₂

መፍትሔው

ነገር 1፡

ሸ ₁ = 1/2 ግ / ₁ ²

2 = 1/2 = ₁ ²

(2)(2) = gt ₁ ²

4 = gt ₁ ²

4/ግ = t ₁ ²

ቲ ₁ = √4/ግ

ነገር 2፡

ሸ ₂ = 1/2 ግ / ₂ ²

1 = 1/2 = ₂ ²

(2)(1) = gt ₂ ²

2 = gt ₂ ²

2/ግ = t ₂ ²

ቲ ₂ = √2/ግ

የጊዜ ክፍተቶች ጥምርታ፡

ቲ ₁ ፡ ቲ ₂

√4/ግ: √2/ግ

(√4/ግ) ² ፡ (√2/ግ) ²

4/ግ፡ 2/ግ

4: 2

2: 1

5. አንድ ነገር ከመሬት በላይ በሰዓት ከፍታ ላይ ወድቋል። ዕቃው መሬት ላይ ሲመታ የመጨረሻው ፍጥነት 10 ሜትር/ሰ ነው። ከመሬት በላይ ½ ሰዓት ለመድረስ የጊዜ ክፍተት ስንት ነው። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ሜትር/ሰ ² ነው ።

የሚታወቅ፦

የመጨረሻው ፍጥነት (vt ₎ = 10 ሜ/ሰ

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግበት ጊዜ ፡ ከመሬት በላይ 1/2 ሰዓት ለመድረስ የሚያስችል የጊዜ ክፍተት

መፍትሔው

የ h ቁመት፡

v _t ² = 2 ግ

10 ² = 2 (10) ሰ

100 = 20 ሰዓታት

ሸ = 100 / 20

ሸ = 5 ሜትር

የ1/2 ሰዓት ቁመት = 1/2 (5 ሜትር) = 2.5 ሜትር። ከመሬት በላይ 2.5 ሜትር ለመድረስ የሚያስፈልገው የጊዜ ክፍተት፡

ሸ = 1/2 ግ / ²

2.5 = 1/2 (10) t ²

2.5 = 5 ቲ ²

ቲ ² = 2.5 / 5 = 0.5 = (0.25)(2)

t = √(0.25)(2) = 0.5√2 = 1/2 √2 ሰከንዶች

6.

የኮኮናት ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ ( ምስል 1 ) እና ተማሪው በአቀባዊ ወደ ላይ ወደ ላይ የተወረወረውን ኳስ እንቅስቃሴ ( ምስል 2)። የሁለቱም እንቅስቃሴዎች አይነት ይወስኑ ።

መፍትሔው

ምስል 1 = ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ = ማፋጠን

ምስል 2 = አቀባዊ እንቅስቃሴ = ፍጥነት መቀነስ

ትክክለኛው መልስ ሀ.

7. ድንጋይ ከህንፃ በነፃነት ይወድቃል። አንድ ድንጋይ መሬት ላይ ለመድረስ የሚፈልገው የጊዜ ክፍተት 3 ሰከንዶች ሲሆን በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ሜ/ሰ ² ነው ። የህንፃውን ቁመት ይወስኑ።

ሀ. 15 ሜትር

ቢ. 20 ሜትር

ሴ. 30 ሜትር

ዲ. 45 ሜትር

የሚታወቅ፦

የጊዜ ክፍተት (t) = 3 ሰከንዶች

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ms ^-2

የሚፈለግበት ፡ የህንፃው ቁመት (ሰ)

መፍትሔው

የሚታወቀው፡ የጊዜ ክፍተት (t) እና በስበት ኃይል (g) ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት፣ የሚፈለግ፡ ቁመት (h) ስለዚህ የነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ እኩልታ ይጠቀሙ፡ h = ½ gt ²

ሸ = ½ (10)(3)

ሸ = (5)(3)

ሸ = 15 ሜትር

ትክክለኛው መልስ ሀ.

8. አንድ ፍሬ ከመሬት በላይ 12 ሜትር ከፍታ ላይ ከዛፉ በነፃነት ይወድቃል። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት g = 10 ሜ/ሰ ² ከሆነ እና የአየር ግጭት ችላ ከተባለ፣ ከአንድ ሰከንድ በኋላ የፍራፍሬውን ከፍታ ከመሬት በላይ ይወስኑ።

ሀ. 7 ሜትር

ቢ. 6 ሜትር

ሴ. 5 ሜትር

ዲ. 4 ሜትር

የሚታወቅ፦

የዛፉ ቁመት (ሰዓት) = 12 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የጊዜ ክፍተት (t) = 1 ሰከንድ

የሚፈለግ፡- ከመሬት በላይ የፍራፍሬው ቁመት

መፍትሔው

ከአንድ ሰከንድ በኋላ ፍሬ ​​ሳይበቅል እስከሚከተሉት ድረስ ይወድቃል፦

ሸ = ½ ጋት ² = ½ (10)(1) ² = (5)(1) = 5 ሜትር

ከአንድ ሰከንድ በኋላ የፍራፍሬው ከፍታ ከመሬት በላይ:

12 ሜትር – 5 ሜትር = 7 ሜትር

ትክክለኛው መልስ ሀ.

1. ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ ምንድነው?

   መልስ ፡- ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ የሚያመለክተው በስበት ኃይል ተጽዕኖ ስር ያለ ነገር እንቅስቃሴን ብቻ ሲሆን ሌሎች ኃይሎች (እንደ አየር መቋቋም ያሉ) በእሱ ላይ ምንም አይነት እንቅስቃሴ አይኖራቸውም።

2. በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት እንዴት ነው፣ ብዙውን ጊዜ እንደ $g$, በነፃነት የሚወድቅ ነገርን ይነካሉ?

   መልስ ፡- ከምድር ገጽ አጠገብ በነፃ መውደቅ ውስጥ ያሉ ሁሉም ነገሮች በስበት ኃይል ምክንያት የማያቋርጥ ፍጥነት ያጋጥማቸዋል፣ $g$ ፣ ይህም በግምት 9.81 ሜ/ሰከንድ ² ወደ ታች ነው። ይህ ማለት የእያንዳንዱ የፍሪ መውደቅ ሰከንድ የነገሩ ፍጥነት በዚህ መጠን ይጨምራል ማለት ነው።

3. የአየር መቋቋም ቸልተኛ ከሆነ የአንድ ነገር ክብደት በነፃ የመውደቁ ፍጥነት ላይ እንዴት ተጽዕኖ ያሳድራል?

   መልስ ፡ የአየር መቋቋም በማይኖርበት ጊዜ የአንድ ነገር ክብደት በነፃ የመውደቁ ፍጥነት ላይ ተጽዕኖ አያሳድርም። ሁሉም ነገሮች፣ ክብደታቸው ምንም ይሁን ምን፣ በስበት ኃይል ምክንያት በተመሳሳይ ፍጥነት ይወድቃሉ፣ $g$ ።

4. የስበት ኃይል አሁንም እዚያ ካለ የጠፈር ተመራማሪዎች በዓለም አቀፍ የጠፈር ጣቢያ (ISS) ውስጥ ለምን ይንሳፈፋሉ?

   መልስ ፡ በአይኤስኤስ ውስጥ ያሉ የጠፈር ተመራማሪዎች የሚንሳፈፉት የስበት ኃይል ስለሌለ ሳይሆን የጠፈር ተጓዦቹም ሆኑ አይኤስኤስ በምድር ዙሪያ ያለማቋረጥ በነፃነት ስለሚወድቁ ነው። በመሠረቱ ከአይኤስኤስ ጋር በተመሳሳይ ፍጥነት እየወደቁ ነው፣ ይህም የክብደት ማጣት ስሜት ይፈጥራል።

5. በነፃ ውድቀት አውድ ውስጥ በክብደት እና በክብደት መካከል ያለው ልዩነት ምንድነው?

   መልስ ፡ ክብደት በአንድ ነገር ውስጥ ያለውን የቁስ መጠን የሚለካ ሲሆን ቦታው ምንም ይሁን ምን ቋሚ ሆኖ ይቆያል። በሌላ በኩል ክብደት በአንድ ነገር ላይ የሚፈጠረው ኃይል በስበት ኃይል ምክንያት ነው። እንደ ስበት መስክ ይለያያል። በነጻ ውድቀት ወቅት አንድ ነገር ክብደት የሌለው ሆኖ ይሰማዋል ምክንያቱም በእሱ ላይ ምንም አይነት መደበኛ ኃይል የለም፣ ነገር ግን ክብደቱ ሳይለወጥ ይቆያል።

6. አንድ ነገር ወደ ላይ ከተወረወረ፣ ሲጨምር ፍጥነቱ ምን ይሆናል? እና ወደ ታች መውደቅ ሲጀምር ምን ይሆናል?

   መልስ ፡ አንድ ነገር ወደ ላይ ሲወረወር፣ በስበት ኃይል ተጽዕኖ ስር ፍጥነት ይቀንሳል። ፍጥነቱ በከፍተኛው ነጥብ ላይ ዜሮ እስኪሆን ድረስ ይቀንሳል። ወደ ታች መውደቅ ሲጀምር፣ በስበት ኃይል ምክንያት ፍጥነት ይጨምራል፣ ይህም ፍጥነቱን ወደ ታች አቅጣጫ ይጨምራል።

7. በነፃ ውድቀት አውድ ውስጥ የተርሚናል ፍጥነት ምንድን ነው?

   መልስ ፡ የተርሚናል ፍጥነት ማለት የመውደቅ ነገር የሚደርሰው ከፍተኛ የፍጥነት መጠን ሲሆን የስበት ኃይል ወደ ታች ሲወርድ በአየር የመቋቋም ኃይል ወደ ላይ ሲስተካከል ነው። በዚህ ጊዜ፣ እቃው ከእንግዲህ አይፋጠንም እና በቋሚ ፍጥነት መውደቁን ይቀጥላል።

8. አንድ ነገር የሚወድቅበት ቁመት መሬት ላይ ለመድረስ የሚፈጀውን ጊዜ እንዴት ይነካዋል?

   መልስ ፡ አንድ ነገር መሬት ላይ ለመድረስ የሚፈጀው ጊዜ ከወደቀበት ቁመት ካሬ ሥር ጋር ተመጣጣኝ ነው (የአየር መቋቋም ከሌለው በስተቀር)። ከፍ ካለ ቁመት የወደቀ ነገር ከአጭር ቁመት ከወደቀው ይልቅ መሬት ላይ ለመድረስ ረዘም ያለ ጊዜ ይወስዳል።

9. አንድ ነገር በስበት ኃይል ስር በነፃነት ሲወድቅ እምቅ ኃይል ምን ይሆናል?

   መልስ ፡ አንድ ነገር በስበት ኃይል ስር በነፃነት ሲወድቅ፣ እምቅ ጉልበቱ (ከመሬት አንፃር) ይቀንሳል። ይህ እምቅ ጉልበት መቀነስ ወደ ኪኔቲክ ኃይል ይቀየራል፣ ይህም የነገሩን ፍጥነት ይጨምራል።

10. ሁለት የተለያዩ ቅርጾች ያላቸው ነገር ግን ተመሳሳይ ክብደት ያላቸው ነገሮች ከተመሳሳይ ቁመት በቫክዩም ውስጥ ቢወድቁ፣ መጀመሪያ መሬት ላይ የሚመታው ማነው?

መልስ ፡ የአየር መቋቋም በማይኖርበት ቫክዩም ውስጥ ሁለቱም ነገሮች በተመሳሳይ ጊዜ መሬት ላይ ይወድቃሉ። ቅርጻቸው ምንም ለውጥ አያመጣም ምክንያቱም የስበት ኃይል ብቻ በእነሱ ላይ ስለሚሰራ እና ክብደታቸውም ተመሳሳይ ነው።