Скорость свободного падения

Скорость свободного падения

Известно, что планета Земля притягивает любое тело к своему ядру при помощи так называемого гравитационного поля. Это значит, что чем больше расстояние между телом и поверхностью нашей планеты, тем с большей силой Земля воздействует на него, и тем выраженнее сила тяжести.

На тело, падающее вертикально вниз, по-прежнему воздействует вышеупомянутая сила, благодаря действию которой тело непременно упадет вниз. Остается открытым вопрос о том, какова будет его скорость при падении? С одной стороны, на предмет оказывает влияние сопротивление воздуха, которое достаточно сильно, с другое - тело тем сильнее притягивается к Земле, чем оно от нее дальше. Первое - очевидно будет являться препятствием и уменьшать скорость, второе - придавать ускорение и увеличивать скорость. Таким образом, возникает иной вопрос о том, возможно ли именно свободное падение в земных условиях? Строго говоря, свободное падение тела возможно лишь в вакууме, где отсутствуют помехи в виде сопротивления потоков воздуха. Однако в рамках современной физики свободным падением тела принято считать вертикальное движение, которое не встречает помех (сопротивлением воздуха при этом можно пренебречь).


А с какой высоты вы можете прыгнуть в воду? С 3 или 5 метров? Самый высокий прыжок в воду...

Все дело в том, что создать условия, где на падающий предмет не воздействуют иные силы, в частности, тот же воздух, можно только искусственно. Экспериментальным путем было доказано, что скорость свободного падения тела в вакууме всегда равна одному и тому же числу вне зависимости от веса тела. Такое движение получило название равноускоренное. Впервые оно было описано знаменитым физиком и астрономом Галилео Галилеем более 4 веков назад. Актуальность таких выводов не утратила своей силы по сей день.

Как уже было сказано, свободное падение тела в рамках обыденной жизни - это условное и не совсем корректное название. По факту же скорость свободного падения любого тела неравномерна. Тело движется с ускорением, за счет чего подобное движение описывается как частный случай равноускоренного движения. Иными словами, каждую секунду скорость тела будет меняться. Имея в виду данную оговорку, можно найти скорость свободного падения тела. Если мы не придаем предмету ускорения (то есть не бросаем его, а просто опускаем с высоты), то его начальная скорость будет равно нулю: Vo=0. С каждой секундой скорость будет увеличиваться пропорционально прошедшему времени и ускорению: gt.


Что такое невесомость? Парящие чашки, возможность летать и ходить по потолку, с легкостью...

Здесь важно прокомментировать ввод переменной g. Это - ускорение свободного падения. Ранее нами уже было отмечено наличие ускорения при падении тела в нормальных условиях, т.е. при наличии воздуха и при воздействии силы тяжести. Любое тело падает на Землю с ускорением, равным 9,8 м/с2, вне зависимости от его массы.

Теперь, имея в виду эту оговорку, выводим формулу, которая поможет вычислить скорость свободного падения тела:

V= Vo + gt.

То есть к начальной скорости (если мы придавали ее телу посредством кидания, толкания или иных манипуляций) добавляем произведение ускорения свободного падения на то количество секунд, которое потребовалось телу для того, чтобы достичь поверхности. Если же начальная скорость равна нулю, то формула приобретает вид:

V=gt.

То есть попросту произведение ускорения свободного падения на время.

Подобным образом, зная скорость свободного падения предмета, можно вывести время его передвижения или начальную скорость.

Следует также отличать формулу для подсчета скорости тела, брошенного под углом к горизонту, поскольку в этом случае будут действовать силы, постепенно замедляющие скорость движения брошенного предмета.

В случае, рассмотренном нами, на тело действует только сила тяжести и сопротивление воздушных потоков, что, по большому счету, на изменение скорости не влияет.

Свободное падение: краткая характеристика данного физического ...
В статье описывается суть свободного падения, указываются определенные особенности данного физического показателя. Также упоминается рекорд, связанный с наибольшей скоростью падения человека с высоты.
Движение тела под действием силы тяжести: определение, формулы
Одна из сложнейших и в то же время интереснейших тем механики, которую просто стыдно не знать! Как происходит движение тела, когда на него действует только сила тяжести?
Примеры механического движения. Механическое движение: физика, 10 ...
Примеры механического движения известны нам из повседневной жизни. Это проезжающие мимо автомобили, пролетающие самолеты, проплывающие корабли. Простейшие примеры механического движения мы создаем сами, проходя мимо других людей. Ежесекундно наша ...
Мгновенная скорость: понятие, формула расчета расчета, рекомендации по нахождению
Скорость в физике означает быстроту перемещения какого-либо объекта (материальной точки) в пространстве. Эта величина бывает разной: линейной, угловой, средней, космической и даже сверхсветовой. В число всех существующих разновидностей входит также и мгновенная скорость. Что это за величина, какова ее формула и какие действия необходимы для ее расчета – об этом как раз и пойдет речь в нашей статье.
Мгновенная скорость: понятие, формула расчета расчета, рекомендации по нахождению
Самый высокий прыжок в воду - достижение или рискованный поступок?
А с какой высоты вы можете прыгнуть в воду? С 3 или 5 метров? Самый высокий прыжок в воду клифф-дайвера впечатляет, ведь не каждый рискнет пролететь более 50 метров!
Самый высокий прыжок в воду - достижение или рискованный поступок?
Что это - невесомость с точки зрения физика и космонавта?
Что такое невесомость? Парящие чашки, возможность летать и ходить по потолку, с легкостью перемещать даже самые массивные предметы — таково романтическое представление об этом физическом понятии. С точки зрения же космонавта и физика все несколько более прозаично.
Что это - невесомость с точки зрения физика и космонавта?
Законы физики, или Почему все предметы падают вниз?
Ответ на вопрос о том, почему все предметы падают вниз, можно найти в элементарном законе физики, который открыл Ньютон ещё в 1687 году. В нём объясняется, что из-за силы земного притяжения все тела притягиваются к центру Земли.
Законы физики, или Почему все предметы падают вниз?