Berechnen Sie die Geschwindigkeit des fallenden Körpermassenabstands. Freier Fall von Körpern. Erdbeschleunigung

Es ist bekannt, dass der Planet Erde jeden Körper mit Hilfe des sogenannten anzieht Schwerkraftfeld. Das bedeutet, je größer der Abstand zwischen dem Körper und der Oberfläche unseres Planeten ist, desto stärker und stärker wirkt er sich aus

Ein senkrecht nach unten fallender Körper wird immer noch von der oben erwähnten Kraft beeinflusst, wodurch der Körper sicherlich nach unten fallen wird. Bleibt die Frage: Wie schnell wird er fallen? Einerseits wird das Objekt durch den ziemlich starken Luftwiderstand beeinflusst, andererseits wird der Körper umso stärker von der Erde angezogen, je weiter er von ihr entfernt ist. Der erste wird offensichtlich ein Hindernis sein und die Geschwindigkeit verringern, der zweite wird Beschleunigung geben und die Geschwindigkeit erhöhen. Damit stellt sich eine weitere Frage: Ist freier Fall unter irdischen Bedingungen möglich? Körper sind streng genommen nur im Vakuum möglich, wo es keine Störungen in Form von Luftströmungswiderständen gibt. Im Rahmen der modernen Physik wird der freie Fall eines Körpers jedoch als vertikale Bewegung betrachtet, die nicht auf Störungen stößt (der Luftwiderstand kann dabei vernachlässigt werden).

Die Sache ist die, dass es nur künstlich möglich ist, Bedingungen zu schaffen, bei denen andere Kräfte, insbesondere dieselbe Luft, das fallende Objekt nicht beeinflussen. Experimentell wurde bewiesen, dass die Geschwindigkeit des freien Falls eines Körpers im Vakuum immer gleich groß ist, unabhängig vom Gewicht des Körpers. Eine solche Bewegung heißt gleichmäßig beschleunigt. Es wurde erstmals vor mehr als 4 Jahrhunderten vom berühmten Physiker und Astronomen Galileo Galilei beschrieben. Die Relevanz solcher Schlussfolgerungen hat bis heute nicht an Kraft verloren.

Wie bereits erwähnt, ist der freie Fall eines Körpers im Rahmen des Alltags eine bedingte und nicht ganz korrekte Bezeichnung. Tatsächlich ist die Geschwindigkeit des freien Falls eines Körpers nicht einheitlich. Der Körper bewegt sich mit Beschleunigung, weshalb eine solche Bewegung als Sonderfall bezeichnet wird gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Mit anderen Worten, jede Sekunde ändert sich die Geschwindigkeit des Körpers. Unter Berücksichtigung dieser Einschränkung können wir die Geschwindigkeit des freien Falls des Körpers finden. Wenn wir dem Objekt keine Beschleunigung geben (das heißt, wir werfen es nicht, sondern senken es einfach aus einer Höhe), dann ist seine Anfangsgeschwindigkeit gleich Null: Vo=0. Mit jeder Sekunde erhöht sich die Geschwindigkeit proportional zur Beschleunigung: gt.

Es ist wichtig, hier die Einführung der Variablen g zu kommentieren. Dies ist die Freifallbeschleunigung. Wir haben bereits früher das Vorhandensein von Beschleunigung bemerkt, wenn ein Körper unter normalen Bedingungen fällt, d.h. in Gegenwart von Luft und unter dem Einfluss der Schwerkraft. Jeder Körper fällt unabhängig von seiner Masse mit einer Beschleunigung von 9,8 m/s2 auf die Erde.

Unter Berücksichtigung dieses Vorbehalts leiten wir nun eine Formel ab, mit deren Hilfe die Geschwindigkeit des freien Falls eines Körpers berechnet werden kann:

Das heißt, zur Anfangsgeschwindigkeit (wenn wir sie dem Körper durch Werfen, Stoßen oder andere Manipulationen gegeben haben) addieren wir das Produkt um die Anzahl der Sekunden, die der Körper brauchte, um die Oberfläche zu erreichen. Wenn die Anfangsgeschwindigkeit Null ist, lautet die Formel:

Das ist einfach das Produkt aus der Fallbeschleunigung und der Zeit.

In ähnlicher Weise kann man, wenn man die Geschwindigkeit des freien Falls eines Objekts kennt, die Zeit seiner Bewegung oder die Anfangsgeschwindigkeit ableiten.

Die Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit sollte ebenfalls unterschieden werden, da in diesem Fall Kräfte wirken, die die Geschwindigkeit des geworfenen Objekts allmählich verlangsamen.

In dem von uns betrachteten Fall wirken nur die Schwerkraft und der Widerstand der Luftströmung auf den Körper, was die Geschwindigkeitsänderung im Großen und Ganzen nicht beeinflusst.

Er nahm zwei Glasröhren, die man Newtonsche Röhren nannte, und pumpte Luft aus ihnen heraus (Abb. 1). Dann maß er in diesen Röhren die Fallzeit einer schweren Kugel und einer leichten Feder. Es stellte sich heraus, dass sie gleichzeitig fallen.

Wir sehen, dass, wenn wir den Luftwiderstand entfernen, nichts das Fallen der Feder oder des Balls hindert - sie werden frei fallen. Diese Eigenschaft bildete die Grundlage für die Definition des freien Falls.

Freier Fall ist die Bewegung eines Körpers nur unter dem Einfluss der Schwerkraft, in Abwesenheit der Einwirkung anderer Kräfte.

Was ist freier Fall? Wenn Sie ein Objekt aufnehmen und loslassen, ändert sich die Geschwindigkeit des Objekts, was bedeutet, dass die Bewegung beschleunigt, sogar gleichmäßig beschleunigt wird.

Zum ersten Mal, dass der freie Fall von Körpern gleichmäßig beschleunigt wird, hat Galileo Galilei festgestellt und bewiesen. Er hat die Beschleunigung gemessen, mit der sich solche Körper bewegen, sie wird als Beschleunigung des freien Falls bezeichnet und beträgt ungefähr 9,8 m / s 2.

Der freie Fall ist also ein Sonderfall der gleichmäßig beschleunigten Bewegung. Für diese Bewegung gelten also alle erhaltenen Gleichungen:

für die Geschwindigkeitsprojektion: V x \u003d V 0x + a x t

für die Bewegungsprojektion: S x \u003d V 0x t + a x t 2 / 2

Bestimmung der Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt: x(t) = x 0 + V 0x t + a x t 2 /2

x bedeutet, dass wir eine geradlinige Bewegung entlang der x-Achse haben, die wir traditionell horizontal gewählt haben.

Wenn sich der Körper vertikal bewegt, ist es üblich, die y-Achse zu bezeichnen, und wir erhalten (Abb. 2):

Reis. 2. Vertikale Bewegung des Körpers ()

Die Gleichungen nehmen die folgende absolut identische Form an, wobei g die Freifallbeschleunigung, h die Höhenverschiebung ist. Diese drei Gleichungen beschreiben die Lösung des Hauptproblems der Mechanik für den Fall des freien Falls.

Der Körper wird mit der Anfangsgeschwindigkeit V 0 senkrecht nach oben geschleudert (Abb. 3). Finden Sie die Höhe, auf die der Körper geworfen wird. Wir schreiben die Bewegungsgleichung dieses Körpers:

Reis. 3. Aufgabenbeispiel ()

Die Kenntnis der einfachsten Gleichungen ermöglichte es uns, die Höhe zu finden, auf die wir den Körper werfen können.

Die Größe der Beschleunigung des freien Falls hängt von der geografischen Breite des Gebiets ab, an den Polen ist sie maximal und am Äquator minimal. Außerdem hängt die Beschleunigung des freien Falls von der Zusammensetzung der Erdkruste unter dem Ort ab, an dem wir uns befinden. Wenn es Ablagerungen von Schwermineralien gibt, ist der Wert von g etwas höher, wenn es Hohlräume gibt, dann ist er etwas niedriger. Diese Methode wird von Geologen verwendet, um Lagerstätten von schweren Erzen oder Gasen, Öl, zu bestimmen, es wird Gravimetrie genannt.

Wenn wir die Bewegung eines auf die Erdoberfläche fallenden Körpers genau beschreiben wollen, müssen wir bedenken, dass immer noch ein Luftwiderstand vorhanden ist.

Der Pariser Physiker Lenormand sprang im 18. Jahrhundert vom Dach des Hauses, nachdem er die Enden der Speichen an einem gewöhnlichen Regenschirm befestigt hatte. Ermutigt durch seinen Erfolg fertigte er einen speziellen Regenschirm mit Sitz an und sprang von einem Turm in der Stadt Montellier. Er nannte seine Erfindung einen Fallschirm, was auf Französisch „gegen das Fallen“ bedeutet.

Galileo Galilei hat als erster gezeigt, dass die Zeit, zu der ein Körper auf die Erde fällt, nicht von seiner Masse abhängt, sondern von den Eigenschaften der Erde selbst bestimmt wird. Als Beispiel führte er einen Streit über den Fall eines Körpers mit einer bestimmten Masse über einen bestimmten Zeitraum an. Wenn dieser Körper in zwei identische Hälften geteilt wird, beginnen sie zu fallen, aber wenn die Fallgeschwindigkeit des Körpers und die Fallzeit von der Masse abhängen, sollten sie langsamer fallen, aber wie? Schließlich hat sich ihre Gesamtmasse nicht verändert. Wieso den? Vielleicht verhindert eine Hälfte, dass die andere Hälfte herunterfällt? Wir kommen zu einem Widerspruch, was bedeutet, dass die Annahme, dass die Fallgeschwindigkeit von der Masse des Körpers abhängt, unfair ist.

Daher kommen wir zur korrekten Definition des freien Falls.

Freier Fall ist die Bewegung eines Körpers nur unter dem Einfluss der Schwerkraft. Es wirken keine anderen Kräfte auf den Körper.

Wir sind es gewohnt, den Erdbeschleunigungswert von 9,8 m/s 2 zu verwenden, dies ist der bequemste Wert für unsere Physiologie. Wir wissen, dass die Gravitationsbeschleunigung je nach geografischem Standort unterschiedlich ist, aber diese Änderungen sind vernachlässigbar. Welche Werte hat die Fallbeschleunigung bei anderen Himmelskörpern? Wie kann man vorhersagen, ob dort eine komfortable Existenz einer Person möglich ist? Erinnern Sie sich an die Freifallformel (Abb. 4):

Reis. 4. Tabelle der Beschleunigung des freien Falls auf den Planeten ()

Je massiver der Himmelskörper ist, je größer die Beschleunigung des freien Falls auf ihn ist, desto unmöglicher ist es, dass sich ein menschlicher Körper darauf befindet. Wenn wir die Beschleunigung des freien Falls auf verschiedene Himmelskörper kennen, können wir die durchschnittliche Dichte dieser Himmelskörper bestimmen, und wenn wir die durchschnittliche Dichte kennen, können wir vorhersagen, woraus diese Körper bestehen, dh ihre Struktur bestimmen.

Wir sprechen davon, dass Messungen der Beschleunigung des freien Falls an verschiedenen Punkten der Erde die leistungsstärkste Methode der geologischen Erkundung sind. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Löcher zu graben, Brunnen oder Minen zu stürmen, das Vorhandensein von Mineralien in der Dicke der Erdkruste zu bestimmen. Der erste Weg ist die Messung der Erdbeschleunigung mit Hilfe von geologischen Federwaagen, sie haben eine phänomenale Empfindlichkeit, bis hin zu millionstel Gramm (Abb. 5).

Der zweite Weg ist mit Hilfe eines sehr genauen mathematischen Pendels, denn wenn man die Schwingungsdauer des Pendels kennt, kann man die Beschleunigung des freien Falls berechnen: Je kleiner die Periode, desto größer die Beschleunigung des freien Falls. Das bedeutet, dass man durch Messen der Beschleunigung des freien Falls an verschiedenen Punkten der Erde mit einem sehr genauen Pendel sehen kann, ob es größer oder kleiner geworden ist.

Was ist die Norm für die Größe der Beschleunigung des freien Falls? Der Globus ist keine perfekte Kugel, sondern ein Geoid, das heißt, er ist an den Polen leicht abgeflacht. Das bedeutet, dass der Wert der Beschleunigung des freien Falls an den Polen größer sein wird als am Äquator, am Äquator minimal, aber auf der gleichen geografischen Breite sollte er gleich sein. Das bedeutet, dass wir durch Messen der Beschleunigung des freien Falls an verschiedenen Punkten innerhalb desselben Breitengrads anhand ihrer Änderung das Vorhandensein bestimmter Fossilien beurteilen können. Diese Methode wird als gravimetrische Exploration bezeichnet, dank derer Ölvorkommen in Kasachstan und Westsibirien entdeckt wurden.

Das Vorhandensein von Mineralien, Ablagerungen schwerer Substanzen oder Hohlräume kann nicht nur die Größe der Beschleunigung des freien Falls, sondern auch ihre Richtung beeinflussen. Wenn wir die Erdbeschleunigung in der Nähe eines großen Berges messen, wird dieser massive Körper die Richtung der Erdbeschleunigung beeinflussen, weil er auch ein mathematisches Pendel anzieht, mit dem wir die Erdbeschleunigung messen.

Referenzliste

Tichomirova S.A., Yavorsky B.M. Physik (Grundstufe) - M.: Mnemozina, 2012.
Gendenstein LE, Dick Yu.I. Physik Klasse 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physik - 9, Moskau, Bildung, 1990.

Hausaufgaben

Welche Art von Bewegung ist der freie Fall?
Was sind die Merkmale des freien Falls?
Welche Erfahrung zeigt, dass alle Körper auf der Erde mit der gleichen Beschleunigung fallen?

Das Internetportal Class-fizika.narod.ru ().
Internetportal Nado5.ru ().
Internetportal Fizika.in ().

In der klassischen Mechanik wird der Zustand eines Körpers bezeichnet, der sich frei in einem Gravitationsfeld bewegt freier Fall. Wenn ein Objekt in die Atmosphäre fällt, wirkt eine zusätzliche Widerstandskraft auf es und seine Bewegung hängt nicht nur von der Erdbeschleunigung, sondern auch von seiner Masse, seinem Querschnitt und anderen Faktoren ab. Auf einen im Vakuum fallenden Körper wirkt jedoch nur eine Kraft, nämlich die Schwerkraft.

Beispiele für den freien Fall sind Raumschiffe und Satelliten in der Erdumlaufbahn, da sie von der einzigen Kraft - der Schwerkraft - beeinflusst werden. Auch die Planeten, die die Sonne umkreisen, befinden sich im freien Fall. Auch Gegenstände, die mit geringer Geschwindigkeit zu Boden fallen, können als frei fallend betrachtet werden, da in diesem Fall der Luftwiderstand vernachlässigbar ist und vernachlässigt werden kann. Wenn die einzige Kraft, die auf Objekte wirkt, die Schwerkraft ist und kein Luftwiderstand vorhanden ist, ist die Beschleunigung für alle Objekte gleich und entspricht der Beschleunigung des freien Falls auf der Erdoberfläche von 9,8 Metern pro Sekunde pro Sekunde Sekunde (m/s² ) oder 32,2 Fuß pro Sekunde pro Sekunde (ft/s²). Auf der Oberfläche anderer astronomischer Körper ist die Beschleunigung des freien Falls anders.

Fallschirmspringer sagen natürlich, dass sie sich vor dem Öffnen des Fallschirms im freien Fall befinden, aber tatsächlich kann ein Fallschirmspringer niemals im freien Fall sein, selbst wenn der Fallschirm noch nicht geöffnet wurde. Ja, ein Fallschirmspringer im "freien Fall" wird von der Schwerkraft beeinflusst, aber er wird auch von der entgegengesetzten Kraft beeinflusst - dem Luftwiderstand, und die Kraft des Luftwiderstands ist nur geringfügig geringer als die Schwerkraft.

Gäbe es keinen Luftwiderstand, würde die Geschwindigkeit eines Körpers im freien Fall jede Sekunde um 9,8 m/s zunehmen.

Die Geschwindigkeit und Entfernung eines frei fallenden Körpers berechnet sich wie folgt:

v₀ - Anfangsgeschwindigkeit (m/s).

v- vertikale Endgeschwindigkeit (m/s).

h₀ - Anfangshöhe (m).

h- Fallhöhe (m).

t- Abfallzeit (s).

g- Beschleunigung im freien Fall (9,81 m/s2 an der Erdoberfläche).

Wenn ein v₀=0 und h₀=0, wir haben:

wenn der Zeitpunkt des freien Falls bekannt ist:

wenn die Freifallstrecke bekannt ist:

wenn die Endgeschwindigkeit des freien Falls bekannt ist:

Diese Formeln werden in diesem Freifallrechner verwendet.

Im freien Fall, wenn keine Kraft vorhanden ist, um den Körper zu stützen, gibt es eine Schwerelosigkeit. Schwerelosigkeit ist das Fehlen äußerer Kräfte, die von Boden, Stuhl, Tisch und anderen umgebenden Objekten auf den Körper einwirken. Mit anderen Worten: Reaktionskräfte unterstützen. Normalerweise wirken diese Kräfte in einer Richtung senkrecht zur Kontaktfläche mit dem Träger und meistens vertikal nach oben. Schwerelosigkeit ist vergleichbar mit dem Schwimmen im Wasser, aber so, dass die Haut das Wasser nicht spürt. Jeder kennt dieses Gefühl des eigenen Gewichts, wenn man nach einem langen Bad im Meer an Land geht. Deshalb werden Wasserbecken verwendet, um beim Training von Kosmonauten und Astronauten Schwerelosigkeit zu simulieren.

Das Gravitationsfeld allein kann keinen Druck auf Ihren Körper ausüben. Wenn Sie sich also in einem großen Objekt (z. B. in einem Flugzeug) in einem Zustand des freien Falls befinden, der sich ebenfalls in diesem Zustand befindet, wirken keine äußeren Wechselwirkungskräfte zwischen dem Körper und der Stütze auf Ihren Körper und es kommt zu einem Gefühl der Schwerelosigkeit, fast wie im Wasser .

Schwereloses Trainingsflugzeug zur kurzzeitigen Schwerelosigkeit zum Zwecke des Trainings von Kosmonauten und Astronauten sowie zur Durchführung verschiedener Experimente. Solche Flugzeuge waren und sind derzeit in mehreren Ländern im Einsatz. Für kurze Zeiträume, die etwa 25 Sekunden pro Flugminute dauern, befindet sich das Flugzeug in einem Zustand der Schwerelosigkeit, das heißt, es gibt keine Unterstützungsreaktion für die darin befindlichen Personen.

Zur Simulation der Schwerelosigkeit wurden verschiedene Flugzeuge eingesetzt: In der UdSSR und in Russland werden seit 1961 modifizierte Serienflugzeuge Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK und Il-76MDK dafür eingesetzt. In den USA trainieren Astronauten seit 1959 auf modifizierten AJ-2, C-131, KC-135 und Boeing 727-200. In Europa nutzt das Nationale Zentrum für Weltraumforschung (CNES, Frankreich) den Airbus A310 für das Training in der Schwerelosigkeit. Die Modifikation besteht darin, die Kraftstoff-, Hydraulik- und einige andere Systeme fertigzustellen, um ihren normalen Betrieb unter Bedingungen kurzfristiger Schwerelosigkeit sicherzustellen, sowie die Flügel zu verstärken, damit das Flugzeug erhöhten Beschleunigungen (bis zu 2 G) standhalten kann.

Obwohl man manchmal bei der Beschreibung der Bedingungen des freien Falls während eines Raumfluges im Orbit um die Erde von der Abwesenheit der Schwerkraft spricht, ist die Schwerkraft natürlich in jedem Raumfahrzeug vorhanden. Was fehlt, ist das Gewicht, also die Kraft der Stützreaktion auf Objekte im Raumfahrzeug, die sich mit der gleichen Erdbeschleunigung durch den Weltraum bewegen, die nur geringfügig geringer ist als auf der Erde. Beispielsweise beträgt in einer 350 km niedrigen Erdumlaufbahn, in der die Internationale Raumstation (ISS) die Erde umfliegt, die Erdbeschleunigung 8,8 m/s², also nur 10 % weniger als auf der Erdoberfläche.

Um die reale Beschleunigung eines Objekts (normalerweise eines Flugzeugs) relativ zur Beschleunigung des freien Falls auf der Erdoberfläche zu beschreiben, wird normalerweise ein spezieller Begriff verwendet - Überlast. Wenn Sie auf dem Boden liegen, sitzen oder stehen, ist Ihr Körper von einer Überlastung von 1 g betroffen (dh es gibt keine). Auf der anderen Seite, wenn Sie in einem Flugzeug starten, spüren Sie ungefähr 1,5 g. Wenn das gleiche Flugzeug eine koordinierte enge Kurve macht, können die Passagiere bis zu 2 g spüren, was bedeutet, dass sich ihr Gewicht verdoppelt.

Die Menschen sind es gewohnt, ohne Überlastung (1 g) zu leben, daher wirkt sich jede Überlastung stark auf den menschlichen Körper aus. Wie bei Schwerelosigkeits-Laborflugzeugen, bei denen alle Flüssigkeitshandhabungssysteme modifiziert werden müssen, um unter Null- (Schwerelosigkeit) und sogar negativen G-Bedingungen korrekt zu funktionieren, benötigen Menschen auch Hilfe und eine ähnliche "Modifikation", um unter solchen Bedingungen zu überleben. Ein Untrainierter kann mit 3-5 g (je nach Richtung der Überlastung) ohnmächtig werden, da dies ausreicht, um dem Gehirn Sauerstoff zu entziehen, da das Herz nicht genug Blut hineinpumpen kann. In dieser Hinsicht trainieren Militärpiloten und Astronauten an Zentrifugen hohe Überlastbedingungen Bewusstlosigkeit während dieser Zeit zu verhindern. Um einen kurzfristigen Seh- und Bewusstseinsverlust zu verhindern, der unter den Arbeitsbedingungen tödlich sein kann, legen Piloten, Kosmonauten und Astronauten Höhenausgleichsanzüge an, die bei Überlastung durch gleichmäßigen Druck den Blutabfluss aus dem Gehirn begrenzen die gesamte Oberfläche des menschlichen Körpers.

Gäbe es keinen Luftwiderstand, würde die Geschwindigkeit eines Körpers im freien Fall jede Sekunde um 9,8 m/s zunehmen.

Die Geschwindigkeit und Entfernung eines frei fallenden Körpers berechnet sich wie folgt:

v₀ - Anfangsgeschwindigkeit (m/s).

v- vertikale Endgeschwindigkeit (m/s).

h₀ - Anfangshöhe (m).

h- Fallhöhe (m).

t- Abfallzeit (s).

g- Beschleunigung im freien Fall (9,81 m/s2 an der Erdoberfläche).

Wenn ein v₀=0 und h₀=0, wir haben:

wenn der Zeitpunkt des freien Falls bekannt ist:

wenn die Freifallstrecke bekannt ist:

wenn die Endgeschwindigkeit des freien Falls bekannt ist:

Diese Formeln werden in diesem Freifallrechner verwendet.

Der freie Fall eines Körpers ist seine gleichmäßig veränderliche Bewegung, die unter dem Einfluss der Schwerkraft erfolgt. Andere Kräfte, die auf den Körper einwirken können, sind in diesem Moment entweder nicht vorhanden oder so gering, dass ihr Einfluss nicht berücksichtigt wird. Wenn zum Beispiel ein Fallschirmspringer aus einem Flugzeug springt, fällt er in den ersten Sekunden nach dem Sprung in einen freien Zustand. Diese kurze Zeitspanne ist geprägt von einem Gefühl der Schwerelosigkeit, ähnlich dem, das Astronauten an Bord eines Raumschiffs erleben.

Die Geschichte der Entdeckung des Phänomens

Wissenschaftler erfuhren bereits im Mittelalter vom freien Fall eines Körpers: Albert von Sachsen und Nikolai Orem untersuchten dieses Phänomen, aber einige ihrer Schlussfolgerungen waren falsch. Sie argumentierten beispielsweise, dass die Geschwindigkeit eines fallenden schweren Objekts direkt proportional zur zurückgelegten Entfernung zunimmt. 1545 wurde dieser Fehler vom spanischen Wissenschaftler D. Soto korrigiert, der feststellte, dass die Geschwindigkeit eines fallenden Körpers proportional zu der Zeit zunimmt, die vom Beginn des Falls dieses Objekts vergeht.

1590 der italienische Physiker Galileo Galilei ein Gesetz formuliert, das eine eindeutige Abhängigkeit des zurückgelegten Wegs eines fallenden Objekts von der Zeit festlegt. Die Wissenschaftler bewiesen auch, dass ohne Luftwiderstand alle Objekte auf der Erde mit der gleichen Beschleunigung fallen, obwohl vor ihrer Entdeckung allgemein angenommen wurde, dass schwere Objekte schneller fallen.

Ein neuer Wert wurde entdeckt - Erdbeschleunigung, die aus zwei Komponenten besteht: Gravitations- und Zentrifugalbeschleunigung. Die Erdbeschleunigung wird mit dem Buchstaben g bezeichnet und hat für verschiedene Punkte auf der Erde einen unterschiedlichen Wert: von 9,78 m / s 2 (Indikator für den Äquator) bis 9,83 m / s 2 (Beschleunigungswert an den Polen). Die Genauigkeit der Indikatoren wird durch Längengrad, Breitengrad, Tageszeit und einige andere Faktoren beeinflusst.

Der Standardwert von g wird mit 9,80665 m/s 2 angenommen. Bei physikalischen Berechnungen, die keine hohe Genauigkeit erfordern, wird der Beschleunigungswert mit 9,81 m / s 2 angenommen. Um die Berechnungen zu erleichtern, darf der Wert von g gleich 10 m / s 2 angenommen werden.

Um zu demonstrieren, wie ein Objekt nach Galileos Entdeckung fällt, arrangieren Wissenschaftler ein solches Experiment: Objekte mit unterschiedlichen Massen werden in ein langes Glasrohr gelegt, Luft wird aus dem Rohr gepumpt. Danach wird das Rohr umgedreht fallen alle Gegenstände unter der Wirkung der Schwerkraft gleichzeitig auf den Boden der Röhre, unabhängig von ihrer Masse.

Wenn dieselben Objekte in ein beliebiges Medium gebracht werden, wirkt zusammen mit der Schwerkraft eine Widerstandskraft auf sie, sodass Objekte je nach Masse, Form und Dichte zu unterschiedlichen Zeiten fallen.

Formeln für Berechnungen

Es gibt Formeln, mit denen verschiedene Indikatoren für den freien Fall berechnet werden können. Sie verwenden solche Konventionen:

u ist die Endgeschwindigkeit, mit der sich der untersuchte Körper bewegt, m/s;
h ist die Höhe, aus der sich der untersuchte Körper bewegt, m;
t - Bewegungszeit des untersuchten Körpers, s;
g - Beschleunigung (konstanter Wert gleich 9,8 m / s 2).

Die Formel zur Bestimmung der Wegstrecke, die ein fallender Körper bei bekannter Endgeschwindigkeit und Fallzeit zurücklegt: h = ut /2.

Die Formel zur Berechnung der von einem fallenden Objekt zurückgelegten Strecke aus einem konstanten Wert g und der Zeit: h = gt 2 /2.

Die Formel zur Bestimmung der Fallgeschwindigkeit eines fallenden Objekts am Ende des Falls bei bekannter Fallzeit: u = gt.

Die Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit eines Objekts am Ende des Falls, wenn die Fallhöhe des untersuchten Objekts bekannt ist: u = √2 gh.

Wenn Sie sich nicht mit wissenschaftlichen Erkenntnissen befassen, impliziert die alltägliche Definition von Freizügigkeit die Bewegung eines Körpers in der Erdatmosphäre, wenn er von keinen äußeren Faktoren außer dem Widerstand der umgebenden Luft und der Schwerkraft beeinflusst wird.

Zu verschiedenen Zeiten treten Freiwillige gegeneinander an und versuchen, einen persönlichen Rekord aufzustellen. 1962 stellte ein Test-Fallschirmspringer aus der UdSSR, Evgeny Andreev, einen Rekord auf, der in das Guinness-Buch der Rekorde aufgenommen wurde: Beim Fallschirmspringen im freien Fall überwand er eine Distanz von 24.500 m, während des Sprungs war kein Bremsfallschirm Gebraucht.

1960 machte der Amerikaner D. Kittinger einen Fallschirmsprung aus einer Höhe von 31.000 Metern, jedoch mit einer Fallschirmbremsanlage.

Im Jahr 2005 wurde im freien Fall eine Rekordgeschwindigkeit aufgezeichnet - 553 km / h, und sieben Jahre später wurde ein neuer Rekord aufgestellt - diese Geschwindigkeit wurde auf 1342 km / h erhöht. Dieser Rekord gehört dem österreichischen Fallschirmspringer Felix Baumgartner, der weltweit für seine gefährlichen Stunts bekannt ist.