Свободное падение тел. Скорость. Ускорение. Формула.

    Свободное падение тел это падение тел под действием только силы тяжести с нулевой начальной скоростью происходящее в вакууме. То есть в пространстве без воздуха. Свободным, падение считается тогда, когда, ускорение телу придает только сила тяжести земли. При этом сопротивление воздуха в идеале должно отсутствовать. А практически должно быть минимальным, чтобы не вносить погрешность в определение скорости.

 

  Основным свойством присущим телам, находящимся в свободном падении считается равноускоренное движение. То есть движение, при котором скорость тела увеличивается равномерно и постоянно. При таком движении величина ускорения является постоянной, и называется ускорением свободного падения. При этом величина ускорения не зависит от массы тела. Вы скажете как это так. Ведь более тяжёлые предметы падают быстрее, чем более легкие. Скажем, гиря весом в 32 кг упадет быстрее, чем волейбольный мяч.

Зависимость скорости от времени и от высоты
Формула 1 - Зависимость скорости от времени и от высоты.

 g  -  Ускорение свободного падения.

 h  -  Высота.

 

  На поверхности земли при наличии воздушного пространства это так. Поэтому в определении свободного падения и оговаривается, что тело должно двигаться в вакууме. Ускорение, которое сообщает сила тяжести земли телам на ее поверхности одинаково. А скорость падения этих тел в общем случае разная. Как в примере с мячом и гирей. А происходит это по тому, что движению тел в атмосфере препятствует сила трения о воздух. И чем выше скорость движения, тем выше и сила трения.

Модуль перемещения свободного падения
Формула 2 - Модуль перемещения свободного падения.

   Чтобы увидеть, что тела разной массы приобретают одинаковое ускорение, нужно избавиться от действия атмосферы. Именно такой опыт и был поставлен. Суть его заключается в том, что берется стеклянная трубка длинной приблизительно 1 м, и закрытая с одного конца. В не помещаются 3 предмета разной массы. Для наглядности предметы еще и отличаются по плотности. Это были свинцовая дробинка небольших размеров и самая тяжелая. Пробка от бутылки достаточно крупная по отношению дробинки. И наконец, перышко самое легкое из всех и при этом из-за своих размеров медленно падающее в атмосфере.

 

    Далее трубка закрывается с другого конца и ставится вертикально. Когда все предметы находятся на дне трубки, проводят контрольный эксперимент, ее переворачивают. При этом заметно как предметы опускаются на дно с разной скоростью. Первым дробинка потом пробка и перо. То есть ничего необычного не происходит.

 

   Чудеса начинаются дальше, из трубки через свободный конец выкачивается воздух. Далее она закупоривается и снова проводится эксперимент. При переворачивании трубки видно, что все тела падают одновременно, так как им не мешает воздух.

Стеклянная трубка с воздухом и без
Рисунок 1 - Стеклянная трубка с воздухом и без.
 
« Пред.   След. »