Матэрыял для руху ў вольным падзенні
У старажытнасці рух аб'ектаў, якія падаюць на зямлю, быў вельмі цікавай тэмай у натурфіласофіі. Філосаф Арыстоцель аднойчы сказаў, што аб'екты з большай масай падаюць хутчэй, чым лягчэйшыя. Меркаванне Арыстоцеля паўплывала на погляды людзей, якія жылі да Галілея, якія лічылі, што аб'екты з большай масай падаюць хутчэй, чым лягчэйшыя, і што хуткасць падзення аб'екта прапарцыйная яго масе. Магчыма, да вывучэння гэтай тэмы вы таксама думалі пра тое ж самае.
Кіньце аркуш паперы і кнігу з адной вышыні. Пакладзеце паперу на левую далонь, а кнігу — на правую. Пасля падзення кніга спачатку ўпадзе на падлогу, а папера — пазней. Цяпер паспрабуйце пакласці паперу зверху на кнігу, а затым кінуць і паперу, і кнігу на падлогу. На гэты раз папера і кніга ўпадуць на падлогу адначасова.
Кажуць, што аб'ект рухаецца ў свабодным падзенні, калі ён рухаецца перпендыкулярна да цэнтра Зямлі, і падчас свайго руху аб'ект адчувае пастаяннае гравітацыйнае паскарэнне. Калі ён свабодна падае паблізу паверхні Зямлі, аб'ект адчувае пастаяннае гравітацыйнае паскарэнне 9,8 м/с2, і кірунак гравітацыйнага паскарэння накіраваны да цэнтра Зямлі (перпендыкулярна да паверхні Зямлі). Каб спрасціць разлікі, якія выконваюцца студэнтамі, g акругляецца да 10 м/ с2.
Існуюць тры розныя сітуацыі, у тым ліку:
1. Аб'ект рухаецца вертыкальна ўніз без пачатковай хуткасці (няма v)o). Напрыклад, плод падае з дрэва пасля таго, як аддзяліўся ад сцябла. Кірунак руху заўсёды ўніз, і аб'ект адчувае паскарэнне, таму гравітацыйнае паскарэнне (g) заўсёды дадатнае. У некаторых падручніках па фізіцы гэта называецца рух у свабодным падзенні
2. Аб'ект рухаецца вертыкальна ўніз з пэўнай пачатковай хуткасцю (ёсць vo). Напрыклад, камень кінуты вертыкальна ўніз. Кірунак руху заўсёды ўніз, і аб'ект адчувае паскарэнне, таму g заўсёды дадатнае. У некаторых падручніках па фізіцы гэта называецца вертыкальны рух уніз.
3. Аб'ект рухаецца вертыкальна ўверх з пэўнай пачатковай хуткасцю. Пасля дасягнення максімальнай вышыні аб'ект рухаецца назад уніз. Напрыклад, вы кідаеце шарык вертыкальна ўверх, а потым зноў ловіце яго, калі ён рухаецца ўніз. Пры руху ўверх аб'ект адчувае запаволенне (адмоўнае g), пры руху ўніз аб'ект адчувае паскарэнне (дадатнае g). У некаторых падручніках па фізіцы гэта называецца вертыкальны рух уверх.
Варта адзначыць, што калі аб'ект знаходзіцца ў адной з трох вышэйзгаданых умоў, кажуць, што ён знаходзіцца ў стане свабоднага падзення.
Формула руху свабоднага падзення
Рух у свабодным падзенні з'яўляецца прыкладам раўнамерна зменлівага лінейнага руху, таму формула для руху ў свабодным падзенні ў асноўным такая ж, як формула для раўнамерна зменлівага лінейнага руху і адаптаваная да ўмоў руху ў свабодным падзенні.
інфармацыя:
h = вышыня (метры), vo = пачатковая хуткасць (метры/секунду), vt = канчатковая хуткасць (метры/секунда), t = час (секунда), g = паскарэнне сілы цяжару (метры/секунда)2) = 9,8 м/с2 або 10 м/с2.
Пастаяннае гравітацыйнае паскарэнне 10 м/с2 (дадатнае g — аб'ект рухаецца ўніз), гэта значыць, хуткасць аб'екта павялічваецца на 10 м/с кожную 1 секунду. Праз 2 секунды хуткасць аб'екта становіцца 20 м/с, а праз 3 секунды хуткасць аб'екта становіцца 30 м/с. Пастаяннае гравітацыйнае запаволенне складае 10 м/с.2 (g адмоўнае, аб'ект рухаецца ўверх), гэта значыць хуткасць аб'екта памяншаецца на 10 м/с2 кожную 1 секунду. Праз 2 секунды хуткасць аб'екта памяншаецца на 20 м/с. Праз 3 секунды хуткасць аб'екта памяншаецца на 30 м/с.
Пастаяннае паскарэнне або запаволенне адбываецца толькі паблізу паверхні Зямлі. У прадмеце Закон гравітацыі Ньютана, вы даведаецеся, што значэнне g памяншаецца прапарцыйна квадрату адлегласці.
Вывучыце прыклады задач на свабоднае падзенне , прыклады задач на вертыкальны рух уніз і прыклады задач на вертыкальны рух уверх, каб лепш зразумець матэрыял па свабодным падзенні.
