ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ

ስለ ፍሪ ውድቀት እንቅስቃሴ ጽሑፍ

በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ፣ ብዙውን ጊዜ የፍሪ-መውደቅ እንቅስቃሴን የሚያጋጥሙ ነገሮችን እናያለን፣ ለምሳሌ፣ ከዛፍ የሚወድቁ የፍራፍሬ እንቅስቃሴ፣ ከተወሰነ ከፍታ የሚወድቁ ወይም የሚወድቁ ነገሮች እንቅስቃሴ። ነገሮች ለምን የፍሪ-መውደቅ እንቅስቃሴ ያጋጥማቸዋል? በጨረፍታ ከታዩ፣ ዕቃው የተወሰነ ፍጥነት እንዳለው ወይም በሌላ አነጋገር ዕቃው እንደማይፋጠን ሁሉ ነፃ መውደቅን ያጋጥመዋል። እውነታው ግን፣ በነፃነት የሚወድቅ እያንዳንዱ ነገር የማያቋርጥ ፍጥነት ያጋጥመዋል። ይህ ምክንያት የፍሪ-መውደቅ እንቅስቃሴን ያስከትላል፣ ይህም ወጥ ያልሆነ መስመራዊ እንቅስቃሴ ምሳሌን ጨምሮ። ፍሪ-መውደቅ የሚያጋጥማቸው ነገሮች የማያቋርጥ ፍጥነት ወይም የፍጥነቱ መጨመር እንደሚያጋጥማቸው እንዴት ማረጋገጥ ይቻላል?

ሁለት ጥፍሮችን መሬት ላይ ይሰኩና በእያንዳንዱ ጥፍር ላይ ከተለያየ ከፍታ ላይ ድንጋይ ይጣሉ። ከፍ ባለ ደረጃ ላይ ለድንጋይ የተጋለጡ ምስማሮች ከሌሎቹ ምስማሮች የበለጠ በጥልቀት እንደሚጣበቁ ያያሉ። ድንጋዩ ከመሬት ወለል ከፍ ባለ መጠን ድንጋዩ መሬት ላይ ሲመታ የሚፈጠረው ፍጥነት ይጨምራል፣ ይህም ምስማሩን የበለጠ እንዲጭን ያደርገዋል።

ቀደም ባሉት ጊዜያት፣ የነገሮች ወደ መሬት የሚወድቁበት እንቅስቃሴ በተፈጥሮ ፍልስፍና ውስጥ በጣም አስደሳች ርዕሰ ጉዳይ ነበር። ፈላስፋ የነበረው አርስቶትል በአንድ ወቅት ትልቅ ክብደት ያለው ነገር ከቀላል ነገሮች በበለጠ ፍጥነት እንደሚወድቅ ተናግሯል። የአርስቶትል አስተያየት ከጋሊልዮ ዘመን በፊት ይኖሩ የነበሩ ሰዎችን አመለካከት ላይ ተጽዕኖ አሳድሯል፣ እነዚህም ትልቅ ክብደት ያላቸው ነገሮች ከቀላል ነገሮች በበለጠ ፍጥነት እንደሚወድቁ እና የወደቁ ነገሮች ፍጥነት ከነገሩ ክብደት ጋር ተመጣጣኝ እንደሆነ ያስቡ ነበር። ምናልባት ይህንን ርዕሰ ጉዳይ ከመማራችን በፊት እርስዎም እንደዚያ ያስባሉ። ለምሳሌ፣ ከተመሳሳይ ቁመት አንድ ወረቀት እና ድንጋይ እንጥላለን። የተመለከትናቸው ውጤቶች ድንጋዩ መጀመሪያ ከወረቀት ይልቅ መሬት ወይም የወለል ወለል እንደነካ ያመለክታሉ። አሁን፣ አንድ ድንጋይ ከሌላው የሚበልጥበት ተመሳሳይ ቁመት ሁለት ድንጋዮችን እንጥላለን። ሁለቱ ድንጋዮች ቀደም ብለን ከጣልነው ድንጋይ እና ወረቀት ጋር ሲነፃፀሩ በተመሳሳይ ጊዜ የመሬትን ወለል ነክተዋል። እንዲሁም ድንጋዮችን እና ወረቀትን በእብጠት መልክ በመወርወር መሞከር እንችላለን።

የወደቁ ድንጋዮች ወይም የወረቀት እንቅስቃሴ ላይ ምን ተጽዕኖ ያሳድራል? የአየር ግጭት ኃይል! የአየር መቋቋም ወይም ግጭት የነጻ ውድቀት እንቅስቃሴን በእጅጉ ይነካል። ጋሊሊዮ አየር ወይም ሌሎች እንቅፋቶች ከሌሉ ሁሉም ነገሮች በተመሳሳይ ፍጥነት እንደሚወድቁ ገምቷል። ጋሊሊዮ ሁሉም ከባድ ወይም ቀላል ነገሮች፣ ቢያንስ አየር ከሌለ በተመሳሳይ ፍጥነት ይወድቃሉ ሲል ተናግሯል። ጋሊሊዮ አየር ትልቅ ወለል ላላቸው እጅግ በጣም ቀላል ነገሮች እንቅፋት ሆኖ እንደሚሰራ ያምን ነበር። ነገር ግን በብዙ ሁኔታዎች፣ ይህ የአየር መቋቋም ችላ ሊባል ይችላል። አየሩ በተጠባበት ክፍል (ቫክዩም)፣ እንደ አግድም የተያዘ ወረቀት ያሉ ቀላል ነገሮች ከሌሎች ነገሮች ጋር በተመሳሳይ ፍጥነት ይወድቃሉ። ጋሊሊዮ የወደቁ ነገሮችን እንቅስቃሴ ለመረዳት ያበረከተው አስተዋጽኦ እንደሚከተለው ሊጠቃለል ይችላል፡

በምድር ላይ በተወሰነ ቦታ ላይ እና የአየር መቋቋም በማይኖርበት ቦታ፣ ሁሉም ነገሮች በተመሳሳይ የማያቋርጥ ፍጥነት ይወድቃሉ። ይህንን በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረውን ፍጥነት እንለዋለን እና ምልክት g እንሰጠዋለን። የ g መጠን በግምት 9.8 ሜ/ሰ ² ነው ። በእንግሊዝኛ የስርዓት አሃዶች፣ የ g መጠን በግምት 32 ጫማ/ሰ ² ነው ። የስበት ፍጥነት አቅጣጫ ወደ ምድር መሃል ነው።

የነጻ ውድቀት እንቅስቃሴ ፍቺ

አንድ ነገር ወደ ምድር መሃል ቀጥ ብሎ ሲንቀሳቀስ እና በእንቅስቃሴው ወቅት፣ አንድ ነገር የስበት ኃይልን የማያቋርጥ ፍጥነት ካጋጠመው ነፃ ውድቀት እንደሚያጋጥመው ይነገራል። ፍሪ-መውደቅ ከምድር ገጽ አጠገብ ከሆነ፣ አንድ ነገር 9.8 ሜ/ሰ ^{2 የሆነ የማያቋርጥ የስበት ፍጥነት ያጋጥመዋል።}

እና የስበት ፍጥነት ወደ ምድር መሃል (ከምድር ወለል ጋር ቀጥ ያለ) አቅጣጫ። ስሌቶቹን ለማቃለል g 10 ሜ/ሰ ² ነው ።

ሶስት የተለያዩ ሁኔታዎች አሉ፡-

1. ነገሮች ያለ የመጀመሪያ ፍጥነት በአቀባዊ ወደ ታች ይንቀሳቀሳሉ (no v _o )። ለምሳሌ፣ ፍሬው ከግንዱ ከተለቀቀ በኋላ ከዛፉ ይወድቃል። የእንቅስቃሴው አቅጣጫ ሁልጊዜ ወደ ታች ሲሆን ነገር ፍጥነትን ያጋጥመዋል ስለዚህም g ሁልጊዜ አዎንታዊ ይሆናል። በአንዳንድ የፊዚክስ መጻሕፍት ውስጥ ፍሪ-መውደቅ እንቅስቃሴ ይባላሉ።

2. ዕቃው ከመጀመሪያው ፍጥነት ጋር በአቀባዊ ወደ ታች ይንቀሳቀሳል (v _o አለ )። ለምሳሌ፣ በአቀባዊ ወደ ታች የተወረወረ ድንጋይ። የእንቅስቃሴው አቅጣጫ ሁልጊዜ ወደ ታች ሲሆን ዕቃው ፍጥነትን ስለሚለማመድ g ሁልጊዜ አዎንታዊ ይሆናል። በተወሰኑ የፊዚክስ መጻሕፍት ውስጥ፣ ቀጥ ያለ ወደ ታች እንቅስቃሴ ይባላል።

3. ዕቃው በመጀመሪያ ፍጥነት በአቀባዊ ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል፣ ከፍተኛውን ቁመት ከደረሰ በኋላ ዕቃው ወደ ታች ይመለሳል። ቀጥ ያሉ እብነ በረድዎችን ወደ ላይ ወርውረህ እብነ በረድዎቹ ወደ ታች ሲንቀሳቀሱ እንደገና ትይዛቸዋለህ እንበል። ወደ ላይ ሲንቀሳቀሱ፣ ነገሮች የመቀነስ (አሉታዊ g) ያጋጥማቸዋል፣ በአቀባዊ ወደ ታች ሲንቀሳቀሱ ዕቃው ያፋጥናል (አዎንታዊ g)። በተወሰኑ የፊዚክስ መጻሕፍት፣ ቀጥ ያለ ወደ ላይ የሚደረግ እንቅስቃሴ ይባላል። አንድ ነገር ከላይ ከተጠቀሱት ሦስት ሁኔታዎች አንዱን ካጋጠመው ዕቃው የነጻ-መውደቅ እንቅስቃሴን እንደሚያደርግ መታወቅ አለበት።

የነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ እኩልታ

የነጻ-መውደቅ እንቅስቃሴ የአንድ ወጥ ያልሆነ መስመራዊ እንቅስቃሴ ምሳሌ ነው፣ ስለዚህ የነጻ-መውደቅ እንቅስቃሴ እኩልታ በመሠረቱ ከአንዱ ወጥ ያልሆነ መስመራዊ እንቅስቃሴ እኩልታ ጋር ተመሳሳይ እና በነጻ-መውደቅ እንቅስቃሴ ውስጥ ካሉ ሁኔታዎች ጋር የተስተካከለ ነው።

h = ቁመት (ሜትር)፣ v _o = የመጀመሪያ ፍጥነት (ሜትር/ሰከንድ)፣ v _t = የመጨረሻ ፍጥነት (ሜትር/ሰከንድ)፣ t = ጊዜ (ሰከንድ)፣ g = የስበት ፍጥነት (ሜትር/ሰከንድ) = 9.8 ሜ/ሰ ² ወይም 10 ሜ/ሰ ² ።

የስበት ፍጥነት በ10 ሜ/ሰ ² ቋሚ ነው (ግ አዎንታዊ፣ ዕቃው ወደ ታች ይንቀሳቀሳል) ማለት የነገሩ ፍጥነት በየ1 ሰከንድ በ10 ሜ/ሰ ይጨምራል ማለት ነው። ከ2 ሰከንድ በኋላ የነገሩ ፍጥነት በ20 ሜ/ሰ ይጨምራል። ከ3 ሰከንድ በኋላ የነገሩ ፍጥነት በ30 ሜ/ሰ ይጨምራል። የስበት ፍጥነት የማያቋርጥ ፍጥነት 10 ሜ/ሰ ² ነው (ግ አሉታዊ፣ ዕቃው ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል) ማለት የነገሩ ፍጥነት በየ1 ሰከንድ በ10 ሜ/ሰ ይቀንሳል ማለት ነው። ከ2 ሰከንድ በኋላ የነገሩ ፍጥነት በ20 ሜ/ሰ ይቀንሳል። ከ3 ሰከንድ በኋላ የነገሩ ፍጥነት በ30 ሜ/ሰ ይቀንሳል። የማያቋርጥ ፍጥነት ወይም የማያቋርጥ ፍጥነት የሚከሰተው ከምድር ገጽ አጠገብ ብቻ ነው።

የችግር ናሙና 1፡

ማንጎ ይለቀቃል እና መሬት ላይ ይወድቃል። የመጀመሪያው ቦታ ከመሬት ወለል 10 ሜትር ርቀት ላይ ከሆነ እና የማንጎው ክብደት 5 ግራም ከሆነ የሚከተሉትን ይወስኑ፡

(ሀ) ማንጎው መሬት ላይ ሲደርስ የሚፈጀው ፍጥነት

(ለ) ማንጎው መሬት ላይ የሚደርስበት የጊዜ ክፍተት።

ግ = 9.8 ሜ/ሰ ²

መፍትሄ፡

የሚታወቅ ፡ h = 10 ሜትር፣ g = 9.8 ሜትር/ሰ ²

ሀ) ማንጋ ወደ መሬት ሲደርስ የሚፈጀው ፍጥነት

ክብደት የሚሰላው በነጻ-መውደቅ እንቅስቃሴ እኩልታ ውስጥ ነው

ለ) በአየር ውስጥ የጊዜ ክፍተት

የችግር ናሙና 2፡

አንድ ነገር ከተወሰነ ከፍታ ይወርዳል። ይወስኑ፦

(ሀ) የነገሩን ፍጥነት መጨመር መጠን

(ለ) በመጀመሪያዎቹ 2 ሰከንዶች ውስጥ ዕቃው የተጓዘው ርቀት

(ሐ) ከወደቀ በኋላ የነገሩ ፍጥነት 50 ሜትር

(መ) ዕቃው 20 ሜ/ሰ ፍጥነት ለመድረስ ምን ያህል ጊዜ እንደሚያስፈልግ፣

(ሠ) ዕቃው እስከ 100 ሜትር ድረስ እንዲወድቅ ምን ያህል ጊዜ ያስፈልጋል

መፍትሄ፡

የሚታወቅ ፡ g = 9.8 ሜ/ሰ ²

ሀ) የነገሩ ፍጥነት መጨመር መጠን

የነገሩ ፍጥነት = የስበት ፍጥነት = g = 9.8 ሜ/ሰ ²

ለ) በመጀመሪያዎቹ 2 ሰከንዶች ውስጥ ዕቃው የተጓዘው ርቀት

የሚታወቅ፦ g = 9.8 m/s ² ፣ t = 2 ሰከንድ

ተፈላጊ ፡ ሸ

h = 1⁄2 ግ ² = 1⁄2 (9.8)(2) ² = (4.9)(4) = 19.6 ሜትር

ሐ) እስከ 50 ሜትር ከወደቀ በኋላ የነገሩ ፍጥነት

የሚታወቅ ፡ h = 50 ሜትር፣ g = 9,8 ሜትር/ሰ ²

ተፈላጊ ፡ v _t

መ) ዕቃዎች 20 ሜትር/ሰ ፍጥነት ለመድረስ ምን ያህል ጊዜ ያስፈልጋል

የሚታወቅ ፡ v _t = 20 ሜ/ሰ፣ g = 9,8 ሜ/ሰ ²

ተፈላጊ ፡ ት

ሠ) ዕቃዎች እስከ 100 ሜትር ድረስ እንዲወድቁ የሚያስፈልገው የጊዜ ክፍተት

የሚፈለግ ፡ h = 100 m, g = 9,8 m/s ²

መፍትሄ ፡ ቲ

የችግር ናሙና 3፡

አንድ ድንጋይ ወደ ጉድጓድ ውስጥ የሚወረወረው የመጀመሪያ ፍጥነት 5 ሜትር/ሰከንድ ነው። ድንጋዩ ከ4 ሰከንዶች በኋላ በውሃ ውስጥ ከወደቀ፣ የሚከተሉትን ይወስኑ፡

(ሀ) ድንጋዩ ወደ ውሃ ሲገባ የሚፈጀው ፍጥነት

(ለ) የጉድጓዱ ጥልቀት

መፍትሄ፡

ሀ) የድንጋይ ፍጥነት ወደ ውሃ ሲገባ

የሚታወቅ፦

v _o = 5 ሜ/ሰ፣ t = 4 ሰ፣ g = 9.8 ሜ/ሰ ²

ተፈላጊ ፡ v _t

v _t = v _o + g t

v _t = 5 ሜ/ሰ + (9.8 ሜ/ሰ ² )(4 ሰ) = 5 ሜ/ሰ + 39.2 ሜ/ሰ

v _t = 44.2 ሜ/ሰ

ለ) የጉድጓድ ጥልቀት

የሚታወቅ፦

v _o = 5 ሜ/ሰ፣ t = 4 ሰ፣ g = 9.8 ሜ/ሰ ²

ተፈላጊ ፡ ሸ

h = v _o t + ½ gt ²

ሸ = (5)(4) + ½ (9.8)(4) ²

ሸ = 20 + (4.9)(16)

ሸ = 20 + 78.4

ሸ = 98.4 ሜትር

የችግር ናሙና 4፡

እስከ 50 ሜትር ከፍታ ካለው የህንፃው ጫፍ ላይ አንድ ጥቅል በ10 ሜትር/ሰከንድ ፍጥነት በአቀባዊ ወደ ታች ይወረወራል። ይወስኑ፡

(ሀ) በአየር ላይ ያለው ጊዜ

(ለ) ፓኬጁ መሬት ላይ ሲመታ የጥቅሉ ፍጥነት

መፍትሄ፡

ሀ) በአየር ላይ ያለው ጊዜ

የሚታወቅ፦

h = 50 ሜትር፣ g = 9.8 ሜትር/ሰ ² ፣ v _o = 10 ሜትር/ሰ

ተፈላጊ ፡ ት

h = v _o t + ½ gt ²

50 = 10 t + ½ (9.8) t ²

50 = 10 t + 4.9 t ²

4.9 ቲ ² + 10 ቲ – 50 = 0

ባለአራትዮሽ ቀመር ይጠቀሙ፦

በአየር ላይ ያለው ጊዜ = 2.3 ሰከንዶች

ለ) ጥቅሉ መሬት ላይ ሲመታ የጥቅሉ ፍጥነት

የሚታወቅ፦

h = 50 ሜትር፣ g = 9.8 ሜትር/ሰ ² ፣ v _o = 10 ሜትር/ሰ

ተፈላጊ ፡ v _t

የችግር ናሙና 5፡

ኳሱ በ20 ሜትር/ሰከንድ መጀመሪያ ፍጥነት በአቀባዊ ወደ ላይ ይወረወራል። ኳሱ የደረሰበትን ከፍተኛ ቁመት ይወስኑ።

መፍትሄ፡

አቅጣጫቸው ወደ ላይ የሆነ የቬክተር መጠን አወንታዊ ሲሆን አቅጣጫቸው ወደ ታች የሆነ የቬክተር መጠን ደግሞ አሉታዊ ነው። የኳሱ የመጀመሪያ አቀማመጥ እንደ ማጣቀሻ ነጥብ ይመረጣል።

የሚታወቅ፦

v _o = 20 ሜ/ሰ (የመጀመሪያው የፍጥነት አቅጣጫ ወደ ላይ ነው፣ ኳሱ ወደ ላይ ይወረወራል፣ ስለዚህ v _o አዎንታዊ ነው)

v _t = 0 ሜ/ሰ (በከፍተኛው ቁመት የኳሱ ፍጥነት 0 ሜ/ሰ ነው)

g = – 9.8 m/s ² (የስበት ፍጥነት ወደ ታች ስለሚወርድ g አሉታዊ ነው)

ተፈላጊ ፡ ሸ

የችግር ናሙና 6፡

እብነ በረድ ከመሬት በላይ 100 ሜትር ከፍታ ላይ ከህንፃው አናት ላይ በ20 ሜትር/ሰከንድ ፍጥነት በአቀባዊ ወደ ላይ ይወረወራል። ይወስኑ፡

(ሀ) በአየር ላይ ያለው ጊዜ

(ለ) እብነ በረድ መሬት ላይ ሲመታ የሚፈጀው ፍጥነት

መፍትሄ፡

እብነ በረድ እንደ ማጣቀሻ ነጥብ የሚጣልበት ቦታ፤ የሕንፃው አናት የማጣቀሻ ነጥብ ነው። አቅጣጫው ወደ ላይ ያለው የቬክተር መጠን አዎንታዊ፣ አቅጣጫው ወደ ታች ያለው የቬክተር መጠን አሉታዊ ነው።

ሀ) በአየር ላይ ያለው ጊዜ

የሚታወቅ፦

h = – 100 ሜትር (ሰአቱ አሉታዊ ነው ምክንያቱም የመሬቱ ወለል ከመጀመሪያው አቀማመጥ ወይም ከማጣቀሻ ነጥብ በታች ስለሆነ)

v _o = 20 m/s (የመጀመሪያው ፍጥነት አቅጣጫ ወደ ላይ ነው፣ ስለዚህ v _o አዎንታዊ ነው)

g = – 9.8 m/s ² (የስበት ፍጥነት ወደ ታች ስለሚወርድ g አሉታዊ ነው)

ተፈላጊ ፡ ት

የኳድራቲክ ፎርሙላውን ይጠቀሙ፦

ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ወደ መሬት ለመድረስ የሚያስፈልገው ጊዜ

ኳሱ ይጣላል = 7 ሰከንዶች።

ለ) የእብነበረድ ፍጥነት መሬት ላይ ሲመታ

የሚታወቅ፦

h = -100 ሜትር (የመሬቱ ወለል ከማጣቀሻ ነጥብ ወይም ከመጀመሪያው አቀማመጥ በታች ስለሆነ አሉታዊ)

v _o = 20 m/s (የመጀመሪያው ፍጥነት አቅጣጫ ወደ ላይ ነው፣ ስለዚህ v _o አዎንታዊ ነው)

g = -9.8 m/s ² (የስበት ፍጥነት ወደ ታች ስለሚወርድ g አሉታዊ ነው)።

ተፈላጊ ፡ v _t

ስለ ነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳባዊ ጥያቄዎች እና መልሶች

1. ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ ምንድነው?

   ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ ማለት በስበት ኃይል ተጽዕኖ ስር ያለ ነገር እንቅስቃሴ ሲሆን እንደ አየር መቋቋም ያሉ ሌሎች ኃይሎች በእሱ ላይ የማይንቀሳቀሱበት ነው።

2. በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት ምንድን ነው?

   በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት አንድ ነገር ከምድር ገጽ አጠገብ በነፃነት ሲወድቅ የሚያጋጥመው ፍጥነት ነው። በተለምዶ 'g' ተብሎ የሚጠቀስ ሲሆን ግምታዊ ዋጋ 9.8 ሜ/ሰ² ነው።

3. በመጀመሪያ ፍጥነት እና ጊዜ ግምት ውስጥ በማስገባት በነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ ውስጥ የመፈናቀል ቀመር ምንድን ነው?

   ቀመሩ h = ut + ½gt² ሲሆን h መፈናቀል (ቁመት) ሲሆን u የመጀመሪያ ፍጥነት ሲሆን g በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት ሲሆን t ደግሞ ጊዜ ነው።

4. በነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ ወቅት የአንድ ነገር ፍጥነት እንዴት ይለወጣል?

   በነፃ ውድቀት ወቅት፣ የስበት ኃይል የማያቋርጥ ፍጥነት ስለሚጨምር የነገር ፍጥነት በጊዜ ሂደት ቀጥ ብሎ ይጨምራል።

5. በመጀመሪያ ፍጥነት እና ጊዜ ግምት ውስጥ በማስገባት በነጻ ውድቀት እንቅስቃሴ ውስጥ የመጨረሻውን ፍጥነት የሚወስነው ቀመር ምንድን ነው?

   ፎርሙላው v = u + gt ሲሆን፣ v የመጨረሻው ፍጥነት፣ u የመጀመሪያ ፍጥነት እና g በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት ነው።

6. አንድ ነገር በሚጓዝበት ፍጥነት ላይ በነፃ መውደቅ እንቅስቃሴው ወቅት ምን ይሆናል?

   የመንገዱ ጫፍ ላይ ሲደርስ የነገሩ ፍጥነት ለጊዜው ዜሮ ይሆናል።

7. አሉታዊ ምልክት በነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ አውድ ውስጥ ምንን ይወክላል?

   አሉታዊ ምልክቱ ብዙውን ጊዜ ከተመረጠው አዎንታዊ አቅጣጫ ተቃራኒ አቅጣጫን ያመለክታል። እንደ አውዱ ሁኔታ፣ ወደ ታች መውደቅን (ወደ ላይ አዎንታዊ ከሆነ) ወይም ወደ ታች መውደቅን (ወደ ላይ አሉታዊ ከሆነ) ሊያመለክት ይችላል።

8. አንድ ነገር ከፍተኛውን ቁመት ሲደርስ በነፃ ውድቀት ውስጥ የሚፈጠረው ፍጥነት ምን ይሆናል?

   አንድ ነገር በከፍተኛው ከፍታ ላይ በነፃ ውድቀት ወቅት የሚፈጠረው ፍጥነት ከ g (በግምት -9.8 ሜ/ሰ² ከምድር ገጽ አጠገብ) ጋር እኩል ሆኖ ወደ ታች ይጠቁማል።

9. የአየር መቋቋም ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴን እንዴት ይነካል?

   እንደ እውነቱ ከሆነ፣ የአየር መቋቋም የአንድን ነገር መውረድ በእጅጉ ሊያዘገይ ይችላል፣ ይህም እንቅስቃሴው ከአሁን በኋላ ነፃ መውደቅ እንዳይሆን ያደርገዋል። ሆኖም፣ በብዙ የፊዚክስ ችግሮች፣ ቀላልነት ሲባል የአየር መቋቋም ችላ ይባላል።

10. በነፃ ውድቀት እንቅስቃሴ የበረራ ጊዜ ስንት ነው?

የበረራ ጊዜ ማለት ዕቃው በአየር ላይ የሚያሳልፈው አጠቃላይ ጊዜ ነው። አንድ ነገር በተመሳሳይ ከፍታ ላይ ሲነሳና ሲወርድ የበረራው ጊዜ በ t = 2u/g ቀመር ሊገኝ ይችላል።

ስለ ነፃ የመውደቅ እንቅስቃሴ ችግሮች እና መፍትሄዎች

1. ችግር: አንድ ድንጋይ ከ78.4 ሜትር ከፍታ ካለው ገደል ይጣላል። ድንጋዩ መሬት ላይ እስኪደርስ ድረስ ምን ያህል ጊዜ ይፈጅበታል? መፍትሄ፡ እኩልታውን እንጠቀማለን h = ½gt²። ለጊዜ መፍትሄ ስንሰጥ፣ t = √(2h/g) = √(2×78.4/9.8) = 4 ሰከንድ።
2. ችግር: ኳስ ወደ ላይ የሚወረወረው በ19.6 ሜ/ሰ የመጀመሪያ ፍጥነት ነው። ኳሱ ምን ያህል ከፍ ይላል? መፍትሄ፡ በከፍተኛው ቁመት h = v₀t – ½ gt² እኩልታ በመጠቀም (የመጨረሻው ፍጥነት 0 ሲሆን)፣ ቁመቱ h = v₀² / (2ግ) = (19.6)² / (2×9.8) = 20 ሜትር።
3. ችግር: አንድ ድንጋይ ወደ ላይ የሚወረወረው የመጀመሪያው ፍጥነት 10 ሜ/ሰ ነው። ከሁለት ሰከንዶች በኋላ ፍጥነቱ ምን ያህል ይሆናል? መፍትሄ፡ እኩልታው v = v₀ – gt ፍጥነት v = 10 – 9.8×2 = -9.6 ሜ/ሰ ይሰጣል።
4. ችግር: አንድ ሳንቲም ከጉድጓድ ውስጥ ወድቆ ከ3 ሰከንድ በኋላ ውሃው ላይ ይወድቃል። ጉድጓዱ ምን ያህል ጥልቀት አለው? መፍትሄ፡ h = ½ gt² በመጠቀም፣ ጥልቀቱ h = ½x9.8×3² = 44.1 ሜትር።
5. ችግር: አንድ መጽሐፍ ከጠረጴዛ ላይ ወድቆ ከ0.5 ሰከንድ በኋላ መሬት ላይ ወደቀ። ጠረጴዛው ምን ያህል ከፍታ ነበረው? መፍትሄ፡ h = ½gt² በመጠቀም፣ ቁመቱ h = ½x9.8x(0.5)² = 1.225 ሜትር።
6. ችግር: ኳስ ወደ ላይ የሚወረወረው በ20 ሜ/ሰ ፍጥነት ነው። ኳሱ ወደ ከፍተኛው ቁመት የሚደርሰው መቼ ነው? መፍትሄ፡ በከፍተኛው ቁመት፣ v = 0። t = (v – v₀) / -g፣ ጊዜ t = (0 – 20) / -9.8 = 2.04 ሰከንድ በመፍታት ላይ።
7. ችግር: አንድ ነገር ለ6 ሰከንዶች ይወድቃል። የመጨረሻው ፍጥነት ስንት ነው? መፍትሄ፡ v = v₀ + gt ከመጀመሪያ ፍጥነት v₀ = 0 ጋር በመጠቀም፣ የመጨረሻው ፍጥነት v = 0 + 9.8×6 = 58.8 ሜ/ሰ.
8. ችግር: ፖም ከዛፍ ላይ ወድቆ መሬት ላይ ለመምታት 1.5 ሰከንድ ይፈጅበታል። የዛፉ ቁመት ስንት ነበር? መፍትሄ፡ h = ½gt² በመጠቀም፣ ቁመቱ h = ½x9.8x(1.5)² = 11 ሜትር።
9. ችግር: የእግር ኳስ ኳስ በ25 ሜትር/ሰከንድ ፍጥነት በአቀባዊ ወደ ላይ ይርገበገባል። መሬት ላይ እስኪመታ ድረስ ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል? መፍትሄ፡ ወደ ከፍተኛው ቁመት የሚወስደው ጊዜ t = v₀ / g = 25 / 9.8 = 2.55 ሰከንድ። መሬቱን ለመምታት የሚፈጀው ጠቅላላ ጊዜ ከዚህ እጥፍ ነው፣ ስለዚህ t = 2×2.55 = 5.1 ሰከንድ።
10. ችግር: ድንጋይ ከድልድይ ላይ ወድቆ ከ4 ሰከንድ በኋላ ውሃውን ይመታል። ድልድዩ ምን ያህል ከፍታ አለው? መፍትሄ፡ h = ½gt² በመጠቀም፣ ቁመቱ h = ½x9.8×4² = 78.4 ሜትር።
11. ችግር: ሮኬት በ50 ሜትር/ሰከንድ በቀጥታ ወደ ላይ ይወነጨፋል። ምን ያህል ከፍታ ላይ ይሄዳል? መፍትሄ፡ h = v₀² / (2ግ) በመጠቀም፣ ቁመቱ h = (50)² / (2×9.8) = 127.55 ሜትር።
12. ችግር: ኳስ ወደ ታች የሚወረወረው የመጀመሪያው ፍጥነት 10 ሜ/ሰ ነው። ከ2 ሰከንድ በኋላ ፍጥነቱ ስንት ነው? መፍትሄ፡ v = v₀ + gt በመጠቀም፣ የቮልቴጅ v = 10 + 9.8×2 = 29.6 ሜ/ሰ.
13. ችግር: ኳሱ በአቀባዊ ወደ ላይ ይወረወራል እና በ6 ሰከንድ ውስጥ ወደ መሬት ይመለሳል። የመጀመሪያው ፍጥነት ስንት ነበር? መፍትሄ፡ v₀ = gt / 2ን በመጠቀም (ጠቅላላው ጊዜ ከፍተኛውን ቁመት ለመድረስ ሁለት እጥፍ ስለሚሆን)፣ የመጀመሪያው ፍጥነት v₀ = 9.8×6 / 2 = 29.4 ሜ/ሰ.
14. ችግር: አንድ ነገር ለ10 ሰከንዶች ይወድቃል። ምን ያህል ርቀት ይወድቃል? መፍትሄ፡ h = ½gt² በመጠቀም፣ ርቀቱ h = ½x9.8×10² = 490 ሜትር።
15. ችግር: አንድ እብነ በረድ ከግንብ ላይ ተጥሎ መሬት ላይ ለመምታት 5 ሰከንዶች ይፈጅበታል። ግንቡ ምን ያህል ከፍታ አለው? መፍትሄ፡ h = ½gt² በመጠቀም፣ ቁመቱ h = ½x9.8×5² = 122.5 ሜትር።
16. ችግር: የቤዝቦል ኳስ በአቀባዊ ወደ ላይ የሚወረወረው በ15 ሜትር/ሰከንድ የመጀመሪያ ፍጥነት ነው። መቼ ነው ከፍተኛው ቁመት የሚደርሰው? መፍትሄ፡ በከፍተኛው ቁመት፣ v = 0። t = (v – v₀) / -g፣ ጊዜ t = (0 – 15) / -9.8 = 1.53 ሰከንድ በመፍታት ላይ።
17. ችግር: አንድ ነገር ለ7 ሰከንዶች ይወድቃል እና ይወድቃል። የመጨረሻው ፍጥነት ስንት ነው? መፍትሄ፡ v = v₀ + gt ከመጀመሪያ ፍጥነት v₀ = 0 ጋር በመጠቀም፣ የመጨረሻው ፍጥነት v = 0 + 9.8×7 = 68.6 ሜ/ሰ.
18. ችግር: አንድ ድንጋይ ወደ ላይ የሚወረወረው የመጀመሪያው ፍጥነት 30 ሜ/ሰ ነው። ከ3 ሰከንዶች በኋላ ፍጥነቱ ምን ያህል ይሆናል? መፍትሄ፡ v = v₀ – gt በመጠቀም፣ የቮልቴጅ v = 30 – 9.8×3 = 0.6 ሜ/ሰ.
19. ችግር: አንድ ድንጋይ ከገደል ወርዶ ከ8 ሰከንድ በኋላ መሬት ላይ ወደቀ። ገደሉ ምን ያህል ከፍታ አለው? መፍትሄ፡ h = ½gt² በመጠቀም፣ ቁመቱ h = ½x9.8×8² = 313.6 ሜትር።

20. ችግር ፡ ቀስት በ60 ሜትር/ሰከንድ በቀጥታ ወደ ላይ ይተኩሳል። መሬት ላይ እስኪመታ ድረስ ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል? መፍትሄ ፡ እስከ ከፍተኛው ቁመት የሚደርስበት ጊዜ t = v₀ / g = 60 / 9.8 = 6.12 ሰከንድ። መሬቱን ለመምታት የሚፈጀው ጠቅላላ ጊዜ ከዚህ እጥፍ ነው፣ ስለዚህ t = 2×6.12 = 12.24 ሰከንድ።