Materiale til bevægelse i frit fald
I oldtiden var bevægelsen af genstande, der faldt til jorden, et meget interessant emne inden for naturfilosofi. Filosoffen Aristoteles sagde engang, at genstande med større masse falder hurtigere end lettere genstande. Aristoteles' mening påvirkede synspunkterne hos folk, der levede før Galileo, som mente, at genstande med større masse falder hurtigere end lettere genstande, og at hastigheden af et objekts fald er proportional med dets masse. Måske tænkte du også det samme, før du studerede dette emne.
Tab et stykke papir og en bog fra samme højde. Placer papiret i din venstre håndflade og bogen i din højre håndflade. Efter at være tabt, rammer bogen gulvet først, mens papiret rammer gulvet senere. Prøv nu at placere papiret oven på bogen, og slip derefter både papiret og bogen ned på gulvet. Denne gang rammer papiret og bogen gulvet samtidigt.
Et objekt siges at opleve frit fald, hvis objektet bevæger sig vinkelret på jordens centrum, og under sin bevægelse oplever objektet en konstant tyngdeacceleration. Hvis det falder frit nær jordens overflade, oplever objektet en konstant tyngdeacceleration på 9,8 m/s², og retningen af tyngdeaccelerationen er mod jordens centrum (vinkelret på jordens overflade). For at forenkle de beregninger, der udføres af studerende, der er i gang med at lære, afrundes g til 10 m/ s².
Der er tre forskellige situationer, herunder:
1. Objektet bevæger sig lodret nedad uden starthastighed (ingen v)o). For eksempel falder en frugt fra et træ efter at være blevet løsnet fra sin stilk. Bevægelsesretningen er altid nedad, og objektet oplever acceleration, derfor er tyngdeaccelerationen (g) altid positiv. I visse fysikbøger kaldes det frit fald bevægelse
2. Objektet bevæger sig lodret nedad med en bestemt starthastighed (der er vo). For eksempel kastes en sten lodret nedad. Bevægelsesretningen er altid nedad, og objektet oplever acceleration, derfor er g altid positiv. I visse fysikbøger kaldes det nedadgående lodret bevægelse.
3. En genstand bevæger sig lodret opad med en bestemt starthastighed. Efter at have nået sin maksimale højde, bevæger genstanden sig ned igen. For eksempel kaster du en kuglekugle lodret opad og griber den derefter igen, mens den bevæger sig nedad. Når genstanden bevæger sig opad, oplever den deceleration (negativ g), når den bevæger sig nedad, oplever den acceleration (positiv g). I visse fysikbøger kaldes dette opadgående lodret bevægelse.
Det skal bemærkes, at hvis et objekt oplever en af de tre ovenstående tilstande, siges objektet at være i frit fald.
Formel for bevægelse i frit fald
Frit fald er et eksempel på ensartet skiftende lineær bevægelse, derfor er formlen for frit fald grundlæggende den samme som formlen for ensartet skiftende lineær bevægelse og er justeret til betingelserne for frit fald.
Information :
h = højde (meter), vo = starthastighed (meter/sekund), vt = sluthastighed (meter/sekund), t = tid (sekund), g = tyngdeacceleration (meter/sekund)2) = 9,8 m/s2 eller 10 m/s2.
Konstant tyngdeacceleration på 10 m/s2 (positiv g – objektet bevæger sig nedad), hvilket betyder, at objektets hastighed øges med 10 m/s hvert sekund. 2 sekunder senere bliver objektets hastighed 20 m/s, 3 sekunder senere bliver objektets hastighed 30 m/s. Den konstante tyngdekraftsdeceleration er 10 m/s2 (g er negativ, objektet bevæger sig opad), hvilket betyder, at objektets hastighed falder med 10 m/s2 hvert sekund. 2 sekunder senere falder objektets hastighed med 20 m/s. 3 sekunder senere falder objektets hastighed med 30 m/s.
Konstant acceleration eller deceleration forekommer kun nær Jordens overflade. I emnet Newtons tyngdelov, vil du lære, at værdien af g aftager med kvadratet af afstanden.
Studer eksempler på problemer med frit fald , eksempler på problemer med nedadgående vertikal bevægelse og eksempler på problemer med opadgående vertikal bevægelse, så du bedre kan forstå materialet om frit fald.
