13 Im luftleeren Raum wirkt auf einen frei fallenden Körper eine Beschleunigung freier Fall g == 9,81 m/s 2 , es gibt keine Widerstandskraft Q. Daher wird die Geschwindigkeit fallender Körper im luftleeren Raum unter dem Einfluss der Beschleunigung der freien Adsorption im Laufe der Zeit ständig zunehmen V=gt.

Beim Fall in der Luft auf einen Körper wirkt zusätzlich zur Beschleunigung des freien Falls die Luftwiderstandskraft Q in die entgegengesetzte Richtung :

Wenn die Schwerkraft des Körpers G = mg durch die Widerstandskraft Q ausgeglichen wird, erfolgt keine weitere Erhöhung der freien Fallgeschwindigkeit des Körpers, d. h. das Gleichgewicht ist erreicht:

Dies bedeutet, dass der Körper eine kritische Gerreicht hat:

Aus der Formel geht hervor, dass die kritische Geschwindigkeit fallender Körper in der Luft vom Gewicht des Körpers, dem Luftwiderstandsbeiwert des Körpers C x der Luftwiderstandsfläche des Körpers, abhängt. Der Widerstandskoeffizient C x eines Menschen kann in weiten Grenzen schwanken. Sein Durchschnittswert beträgt C x = 0,195; der Maximalwert liegt bei ca. 150 % und der Minimalwert bei 50 % des Durchschnitts.

Normalerweise statt mittschiffs (S) Konventionell wird das Quadrat der Körpergröße genommen - . Jeder kennt sein eigenes Wachstum. Für die Berechnung reicht es vollkommen aus, den quadrierten Wert des Wachstums heranzuziehen, das heißt:

Der maximale Wert des Luftwiderstandsbeiwerts wird erreicht, wenn der Körper flach und mit dem Gesicht nach unten positioniert ist. Der minimale Wert wird erreicht, wenn sich der Körper in einer Position befindet, die fast einem vertikalen Fall mit dem Kopf nach unten entspricht.

In Abb. Abbildung 54 zeigt die Veränderung des Luftwiderstandsbeiwerts des Körpers des Fallschirmspringers in Abhängigkeit von seiner Position. 0° entspricht dem Fall des Körpers mit dem Gesicht nach unten, 90° entspricht dem Fall mit dem Kopf nach unten, 180° - flach mit dem Rücken nach unten.

Dieser Änderungsbereich des Luftwiderstandsbeiwerts ergibt die folgenden möglichen Werte der Gleichgewichtsgeschwindigkeit eines Fallschirms, der in Luft normaler Dichte (d. h. in unseren Betriebshöhen) fällt. Beim Sturz mit dem Kopf nach unten – 58–60 m/s; bei flachem Fall - 41-43 m/s. Zum Beispiel mit dem Gewicht eines Fallschirmspringers

90 kg, Höhe 1,7 m, Dichte 0,125, durchschnittlich

Luftwiderstandsbeiwert C x = 0,195, die Fallgeschwindigkeit beträgt:

Wenn wir unter diesen Bedingungen weiterhin kopfüber fallen, beträgt die Getwa 59 m/s.

Bei der Durchführung eines Figurensatzes im freien Fall schwankt der Luftwiderstandsbeiwert um seinen Durchschnittswert. Wenn sich das Gewicht eines Fallschirmspringers um 10 kg ändert, ändert sich seine Fallgeschwindigkeit um etwa 1 m/s, also um 2 %.

Aus all dem wird deutlich, warum Fallschirmspringer versuchen, die maximale Fallgeschwindigkeit zu erreichen, bevor sie Figuren ausführen. Es ist zu beachten, dass beim Fallen eines Körpers in irgendeiner Position die Gleichgewichtsgeschwindigkeit in der 11.-12. Sekunde erreicht wird. Daher macht es für einen Fallschirmspringer keinen Sinn, länger als 12-16 Sekunden zu beschleunigen. In diesem Fall wird keine große Wirkung erzielt, es geht jedoch an Höhe verloren, deren Reserve niemals überflüssig ist.

Zur Verdeutlichung können wir ein Beispiel nennen: Die maximale Fallgeschwindigkeit beim Sprung aus 1000 m Höhe wird in der 12. Sekunde des Sturzes erreicht. Beim Sprung aus 2000 m Höhe – bei 12,5 Sekunden und beim Sprung aus 4000 m Höhe – bei 14 Sekunden.

Er nahm zwei Glasröhren, die Newton-Röhren genannt wurden, und pumpte die Luft aus ihnen heraus (Abb. 1). Dann maß er die Fallzeit einer schweren Kugel und einer leichten Feder in diesen Röhren. Es stellte sich heraus, dass sie gleichzeitig fielen.

Wir sehen, dass, wenn wir den Luftwiderstand beseitigen, nichts den Fall der Feder oder des Balls aufhalten kann – sie fallen frei. 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 anderer Kräfte.

Wie ist der freie Fall? Wenn Sie einen Gegenstand anheben und loslassen, ändert sich die Geschwindigkeit des Gegenstands, was bedeutet, dass die Bewegung beschleunigt wird, sogar gleichmäßig beschleunigt.

Galileo Galilei stellte erstmals fest und bewies, dass der freie Fall von Körpern gleichmäßig beschleunigt wird. Er maß die Beschleunigung, mit der sich solche Körper bewegen, sie wird Erdbeschleunigung genannt und beträgt etwa 9,8 m/s².

So ist der freie Fall besonderer Fall gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Das bedeutet, dass alle erhaltenen Gleichungen für diese Bewegung gelten:

für Geschwindigkeitsprojektion: V x = V 0x + a x t

für Verschiebungsprojektion: S x = 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 unsere Bewegung geradlinig ist, entlang der x-Achse, 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 Körperbewegung ()

Die Gleichungen nehmen die folgende absolut identische Form an, wobei g die Beschleunigung des freien Falls und h die Höhenverschiebung ist. Diese drei Gleichungen beschreiben, wie das Hauptproblem der Mechanik für den Fall des freien Falls gelöst werden kann.

Der Körper wird mit einer Anfangsgeschwindigkeit V 0 senkrecht nach oben geschleudert (Abb. 3). Lassen Sie uns die Höhe ermitteln, auf die der Körper geworfen wird. Schreiben wir die Bewegungsgleichung dieses Körpers auf:

Reis. 3. Beispielaufgabe ()

Durch die Kenntnis der einfachsten Gleichungen konnten wir die Höhe ermitteln, auf die wir einen Körper werfen können.

Die Größe der Erdbeschleunigung hängt von der geografischen Breite des Gebiets ab; sie ist an den Polen maximal und am Äquator minimal. Darüber hinaus hängt die Beschleunigung des freien Falls von der Zusammensetzung ab Erdkruste unter wo wir sind. Bei Vorkommen von Schwermineralien ist der Wert von g etwas größer, bei Hohlräumen etwas geringer. Diese Methode wird von Geologen verwendet, um Lagerstätten schwerer Erze oder Gase, Öl, zu bestimmen, sie wird Gravimetrie genannt.

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

Der Pariser Physiker Lenormand sprang im 18. Jahrhundert vom Dach des Hauses, nachdem er die Enden der Stricknadeln an einem gewöhnlichen Regenschirm befestigt hatte. Ermutigt durch seinen Erfolg baute er einen besonderen Regenschirm mit Sitzfläche und sprang von einem Turm in der Stadt Montelier. Er nannte seine Erfindung einen Fallschirm, was aus dem Französischen „Anti-Fall“ bedeutet.

Galileo Galilei zeigte als erster, 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 eine Diskussion 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 und die Fallzeit des Körpers von der Masse abhängen, dann sollten sie langsamer fallen, aber wie? Schließlich hat sich ihre Gesamtmasse nicht verändert. Warum? Vielleicht verhindert die eine Hälfte, dass die andere Hälfte fällt? Wir gelangen zu einem Widerspruch, der besagt, dass die Annahme, dass die Fallgeschwindigkeit von der Masse des Körpers abhängt, ungerecht ist.

Daher kommen wir zur korrekten Definition des freien Falls.

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

Wir sind es gewohnt, den Wert der Erdbeschleunigung von 9,8 m/s 2 zu verwenden, das ist der bequemste Wert für unsere Physiologie. Wir wissen, dass die Erdbeschleunigung je nach geografischem Standort variieren wird, diese Änderungen sind jedoch unbedeutend. Welche Werte nimmt die Erdbeschleunigung auf anderen Himmelskörpern an? Wie kann man vorhersagen, ob eine Person dort bequem leben kann? Erinnern wir uns an die Formel für den freien Fall (Abb. 4):

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

Je massereicher der Himmelskörper ist, je größer die Beschleunigung des freien Falls auf ihm ist, desto unmöglicher ist es für einen menschlichen Körper, sich darauf zu befinden. Wenn wir die Erdbeschleunigung verschiedener Himmelskörper kennen, können wir die durchschnittliche Dichte dieser Himmelskörper bestimmen, und wenn wir die durchschnittliche Dichte kennen, können wir vorhersagen, woraus diese Körper bestehen, also ihre Struktur bestimmen.

Es geht um dass die Messung der Erdbeschleunigung an verschiedenen Punkten der Erde eine leistungsstarke Methode zur geologischen Erkundung ist. Auf diese Weise können Sie, ohne Löcher zu graben, ohne Brunnen oder Minen zu bohren, das Vorhandensein von Mineralien in der Dicke der Erdkruste bestimmen. Die erste Methode besteht darin, die Erdbeschleunigung mit geologischen Federwaagen zu messen; sie haben eine phänomenale Empfindlichkeit, bis hin zu Millionstel Gramm (Abb. 5).

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

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

Verfügbarkeit von Mineralien, Vorkommen schwere Substanzen oder Hohlräume können nicht nur die Größe der Erdbeschleunigung, sondern auch deren Richtung beeinflussen. Wenn wir die Erdbeschleunigung in der Nähe eines großen Berges messen, dann beeinflusst dieser massive Körper die Richtung der Erdbeschleunigung, weil er auch anzieht mathematisches Pendel, die Methode, mit der wir die Erdbeschleunigung messen.

Referenzliste

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Physik ( ein Grundniveau von) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Physik 10. Klasse. - M.: Mnemosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physik - 9, Moskau, Bildung, 1990.

Hausaufgaben

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

1. Internetportal Class-fizika.narod.ru ().
2. Internetportal Nado5.ru ().
3. Internetportal Fizika.in ().

In der klassischen Mechanik nennt man den Zustand eines Objekts, das sich frei in einem Gravitationsfeld bewegt freier Fall. Fällt ein Objekt in die Atmosphäre, erfährt es eine zusätzliche Widerstandskraft und seine Bewegung hängt nicht nur von der Erdbeschleunigung, sondern auch von seiner Masse, seinem Querschnitt und anderen Faktoren ab. Ein im Vakuum fallender Körper unterliegt jedoch nur einer Kraft, nämlich der Schwerkraft.

Beispiele für den freien Fall sind Raumschiffe und Satelliten in einer erdnahen Umlaufbahn, da sie einer einzigen Kraft ausgesetzt sind – Schwerkraft der Erde. Auch die Planeten, die die Sonne umkreisen, befinden sich im freien Fall. Als frei fallend gelten auch Gegenstände, die mit geringer Geschwindigkeit zu Boden fallen, da in diesem Fall der Luftwiderstand vernachlässigbar ist und vernachlässigt werden kann. Wenn die einzige Kraft, die auf Objekte einwirkt, die Schwerkraft ist und kein Luftwiderstand vorhanden ist, ist die Beschleunigung für alle Objekte gleich und entspricht der Erdbeschleunigung auf der Erdoberfläche von 9,8 Metern pro Sekunde pro Sekunde (m/s²) oder 32,2 Fuß in Sekunde pro Sekunde (ft/s²). Auf der Oberfläche anderer astronomischer Körper wird die Erdbeschleunigung anders sein.

Fallschirmspringer sagen natürlich, dass sie sich im freien Fall befinden, bevor sich der Fallschirm öffnet, aber in Wirklichkeit kann ein Fallschirmspringer niemals im freien Fall sein, selbst wenn der Fallschirm noch nicht geöffnet ist. 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 sich die Geschwindigkeit eines Körpers im freien Fall pro Sekunde um 9,8 m/s erhöhen.

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

v₀ - Anfangsgeschwindigkeit (m/s).

v- endgültige vertikale Geschwindigkeit (m/s).

H₀ - Anfangshöhe (m).

H- Fallhöhe (m).

T- Fallzeit(en).

G- Beschleunigung des freien Falls (9,81 m/s2 an der Erdoberfläche).

Wenn v₀=0 und H₀=0, wir haben:

wenn die freie Fallzeit bekannt ist:

wenn die freie Fallstrecke bekannt ist:

wenn die Endgeschwindigkeit des freien Falls bekannt ist:

Diese Formeln werden verwendet in dieser Rechner freier Fall.

Im freien Fall, wenn es keine Kraft gibt, die den Körper stützt, Schwerelosigkeit. Schwerelosigkeit ist das Fehlen äußerer Kräfte, die vom Boden, Stuhl, Tisch und anderen umgebenden Gegenständen auf den Körper einwirken. Mit anderen Worten: Unterstützung der Reaktionskräfte. Typischerweise wirken diese Kräfte in einer Richtung senkrecht zur Kontaktfläche mit dem Träger und am häufigsten vertikal nach oben. Schwerelosigkeit ist vergleichbar mit dem Schwimmen im Wasser, allerdings so, dass die Haut das Wasser nicht spürt. Jeder kennt das Gefühl des eigenen Gewichts, wenn man nach einem langen Bad im Meer an Land geht. Aus diesem Grund werden bei der Ausbildung von Kosmonauten und Astronauten Wasserbecken eingesetzt, um Schwerelosigkeit zu simulieren.

Das Gravitationsfeld selbst kann keinen Druck auf Ihren Körper ausüben. Wenn Sie sich also im freien Fall in einem großen Objekt (z. B. einem Flugzeug) befinden, das sich ebenfalls in diesem Zustand befindet, wird Ihr Körper dadurch nicht beeinträchtigt äußere Kräfte Durch die Interaktion des Körpers mit der Unterlage entsteht ein Gefühl der Schwerelosigkeit, fast wie im Wasser.

Flugzeuge für das Training unter Schwerelosigkeitsbedingungen Entwickelt, um kurzfristig Schwerelosigkeit zu erzeugen, um Kosmonauten und Astronauten auszubilden und verschiedene Experimente durchzuführen. Solche Flugzeuge waren und sind in mehreren Ländern im Einsatz. Für kurze Zeiträume, die etwa 25 Sekunden pro Flugminute dauern, befindet sich das Flugzeug in einem Zustand der Schwerelosigkeit, was bedeutet, dass es für die Insassen keine Bodenreaktion gibt.

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

Trotz der Tatsache, dass manchmal bei der Beschreibung der Bedingungen des freien Falls während Weltraumflug Im Orbit um die Erde spricht man von der Abwesenheit der Schwerkraft, natürlich ist die Schwerkraft in jedem vorhanden Raumfahrzeug. Was fehlt, ist das Gewicht, also die Reaktionskraft der Auflage auf darin befindliche Gegenstände Raumschiff, die sich im Weltraum mit der gleichen Erdbeschleunigung bewegen, die nur geringfügig geringer ist als auf der Erde. Beispielsweise beträgt die Erdbeschleunigung in der 350 km hohen Erdumlaufbahn, in der die Internationale Raumstation (ISS) die Erde umkreist, 8,8 m/s² und ist damit nur 10 % geringer als an der Erdoberfläche.

Um die tatsächliche Beschleunigung eines Objekts zu beschreiben (normalerweise Flugzeug) Bezüglich der Beschleunigung des freien Falls auf der Erdoberfläche wird üblicherweise ein spezieller Begriff verwendet – Überlast. Wenn Sie auf dem Boden liegen, sitzen oder stehen, ist Ihr Körper einer Kraft von 1 g ausgesetzt (d. h. es gibt keine Kraft). Wenn Sie in einem startenden Flugzeug sitzen, werden Sie etwa 1,5 G ausgesetzt. Wenn dasselbe Flugzeug eine koordinierte Kurve mit engem Radius durchführt, können die Passagiere bis zu 2 g spüren, was bedeutet, dass sich ihr Gewicht verdoppelt hat.

Der Mensch ist es gewohnt, unter Bedingungen ohne Überlastung (1 g) zu leben, daher hat jede Überlastung starke Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Ebenso wie in Schwerelosigkeits-Laborflugzeugen, in denen alle Flüssigkeitshandhabungssysteme modifiziert werden müssen, um unter Null-G- und sogar Negativ-G-Bedingungen ordnungsgemäß zu funktionieren, benötigen auch Menschen Unterstützung und ähnliche „Modifikationen“, um unter solchen Bedingungen zu überleben. Eine untrainierte Person kann bei einer Überlastung von 3-5 g (je nach Richtung der Überlastung) das Bewusstsein verlieren, da eine solche Überlastung ausreicht, um dem Gehirn Sauerstoff zu entziehen, da das Herz es nicht ausreichend mit Blut versorgen kann. In diesem Zusammenhang trainieren Militärpiloten und Astronauten an Zentrifugen hohe Überlastbedingungen um einen Bewusstseinsverlust während dieser Zeit zu verhindern. Um einen kurzfristigen Verlust des Sehvermögens und des Bewusstseins zu verhindern, der unter Arbeitsbedingungen tödlich sein kann, tragen Piloten, Kosmonauten und Astronauten höhenausgleichende Anzüge, die bei Überlastung den Blutfluss aus dem Gehirn begrenzen, indem sie für einen gleichmäßigen Druck über das gesamte Gehirn sorgen Oberfläche des menschlichen Körpers.

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

Geschichte der Entdeckung des Phänomens

Bereits im Mittelalter erfuhren Wissenschaftler vom freien Fall eines Körpers: Albert von Sachsen und Nikolaus Ores untersuchten dieses Phänomen, doch einige ihrer Schlussfolgerungen waren falsch. Sie argumentierten beispielsweise, dass die Geschwindigkeit eines fallenden schweren Objekts direkt proportional zur zurückgelegten Distanz zunimmt. Im Jahr 1545 korrigierte der spanische Wissenschaftler D. Soto diesen Fehler, indem er feststellte, dass die Geschwindigkeit eines fallenden Körpers proportional zur Zeit zunimmt, die seit Beginn des Falls dieses Objekts vergeht.

Im Jahr 1590 der italienische Physiker Galileo Galilei formulierte ein Gesetz, das eine klare Abhängigkeit der von einem fallenden Objekt zurückgelegten Strecke von der Zeit festlegt. Wissenschaftler haben auch bewiesen, 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.

Eine neue Menge wurde entdeckt - Erdbeschleunigung, die aus zwei Komponenten besteht: der Erdbeschleunigung und der Zentrifugalbeschleunigung. Die Erdbeschleunigung wird mit dem Buchstaben g bezeichnet und hat andere Bedeutung für verschiedene Punkte der Erde: 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 gemäß Galileis Entdeckung fällt, haben Wissenschaftler das folgende Experiment durchgeführt: Objekte mit unterschiedlichen Massen werden in eine lange Glasröhre gelegt und Luft wird aus der Röhre gepumpt. Anschließend wird das Rohr umgedreht, alle Objekte fallen unter dem Einfluss der Schwerkraft gleichzeitig auf den Boden der Röhre, unabhängig von ihrer Masse.

Wenn dieselben Objekte in einer beliebigen Umgebung platziert werden, wirkt gleichzeitig mit der Schwerkraft eine Widerstandskraft auf sie, sodass Objekte je nach ihrer Masse, Form und Dichte zu unterschiedlichen Zeiten fallen.

Formeln für Berechnungen

Es gibt Formeln, mit denen sich verschiedene Indikatoren im Zusammenhang mit dem freien Fall berechnen lassen. Sie verwenden Folgendes Legende:

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

Die Formel zur Bestimmung der Entfernung, die ein fallendes Objekt bei bekannter Endgeschwindigkeit und bekannter Fallzeit zurücklegt: h = ut /2.

Formel zur Berechnung der von einem fallenden Objekt zurückgelegten Distanz konstanter Wert g und Zeit: h = gt 2 /2.

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

Die Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit eines Objekts am Ende seines Falls, wenn die Höhe bekannt ist, aus der das untersuchte Objekt fällt: u = √2 gh.

Wenn Sie nicht tief hineingehen wissenschaftliches Wissen, die alltägliche Definition von freier Bewegung impliziert die Bewegung eines Körpers in Erdatmosphäre, wenn es nicht durch andere äußere Faktoren als den Widerstand der umgebenden Luft und die Schwerkraft beeinflusst wird.

Zu verschiedenen Zeiten konkurrieren Freiwillige miteinander und versuchen, eine persönliche Bestleistung aufzustellen. Im Jahr 1962 stellte der Testfallschirmspringer aus der UdSSR Evgeniy Andreev einen Rekord auf, der ins Guinness-Buch der Rekorde aufgenommen wurde: Beim Springen mit einem Fallschirm im freien Fall legte er eine Distanz von 24.500 m zurück, ohne beim Sprung einen Bremsfallschirm zu verwenden.

Im Jahr 1960 machte der Amerikaner D. Kittinger einen Fallschirmsprung aus 31.000 m Höhe, allerdings mit einem Fallschirmbremssystem.

Im Jahr 2005 wurde eine Rekordgeschwindigkeit im freien Fall 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.

Video

Sehen Sie sich ein interessantes und lehrreiches Video an, das Sie über die Geschwindigkeit fallender Körper informiert.

Es ist Dienstag, das heißt, wir lösen heute wieder Probleme. Diesmal zum Thema „freier Fall von Körpern“.

Fragen mit Antworten zu frei fallenden Körpern

Frage 1. Welche Richtung hat der Erdbeschleunigungsvektor?

Antwort: wir können einfach sagen: Beschleunigung G nach unten gerichtet. Genauer gesagt ist die Erdbeschleunigung auf den Erdmittelpunkt gerichtet.

Frage 2. Wovon hängt die Beschleunigung des freien Falls ab?

Antwort: Auf der Erde hängt die Erdbeschleunigung sowohl vom Breitengrad als auch von der Höhe ab H Heben des Körpers über die Oberfläche. Auf anderen Planeten hängt dieser Wert von der Masse ab M und Radius R Himmelskörper. Allgemeine Formel um den freien Fall zu beschleunigen:

Frage 3. Der Körper wird senkrecht nach oben geworfen. Wie kann man diese Bewegung charakterisieren?

Antwort: In diesem Fall bewegt sich der Körper mit gleichmäßiger Beschleunigung. Darüber hinaus sind die Zeit des Aufstiegs und des Abfalls des Körpers aus der maximalen Höhe gleich.

Frage 4. Und wenn der Körper nicht nach oben, sondern horizontal oder schräg zur Horizontalen geworfen wird. Was ist das für eine Bewegung?

Antwort: Wir können sagen, dass dies auch ein freier Fall ist. In diesem Fall muss die Bewegung relativ zu zwei Achsen betrachtet werden: vertikal und horizontal. Der Körper bewegt sich gleichmäßig relativ zur horizontalen Achse und wird mit der Beschleunigung relativ zur vertikalen Achse gleichmäßig beschleunigt G.

Die Ballistik ist eine Wissenschaft, die die Eigenschaften und Bewegungsgesetze von Körpern untersucht, die schräg zum Horizont geworfen werden.

Frage 5. Was bedeutet „freier“ Fall?

Antwort: In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, dass ein Körper beim Fallen frei von Luftwiderstand ist.

Freier Fall von Körpern: Definitionen, Beispiele

Freier Fall - gleichmäßig beschleunigte Bewegung, unter dem Einfluss der Schwerkraft auftretend.

Die ersten Versuche, den freien Fall von Körpern systematisch und quantitativ zu beschreiben, reichen bis ins Mittelalter zurück. Zwar herrschte damals ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Körper unterschiedlicher Masse unterschiedlich schnell fallen. Tatsächlich ist daran etwas Wahres dran, denn in echte Welt Die Fallgeschwindigkeit wird stark vom Luftwiderstand beeinflusst.

Wenn es jedoch vernachlässigt werden kann, ist die Geschwindigkeit fallender Körper unterschiedlicher Masse gleich. Übrigens nimmt die Geschwindigkeit im freien Fall proportional zur Fallzeit zu.

Die Beschleunigung frei fallender Körper hängt nicht von ihrer Masse ab.

Freier-Fall-Rekord für eine Person dieser Moment gehört dem österreichischen Fallschirmspringer Felix Baumgartner, der 2012 aus 39 Kilometern Höhe sprang und 36.402,6 Meter im freien Fall zurücklegte.

Beispiele für frei fallende Körper:

• ein Apfel fliegt auf Newtons Kopf;
• ein Fallschirmspringer springt aus einem Flugzeug;
• Die Feder fällt in ein verschlossenes Rohr, aus dem die Luft evakuiert wurde.

Wenn ein Körper im freien Fall fällt, stellt sich ein Zustand der Schwerelosigkeit ein. Zum Beispiel Objekte auf Raumstation sich im Orbit um die Erde bewegen. Wir können sagen, dass die Station langsam, sehr langsam auf den Planeten fällt.

Natürlich ist freier Fall nicht nur auf der Erde möglich, sondern auch in der Nähe jedes Körpers mit ausreichender Masse. Auf anderen Comic-Körpern wird der Fall ebenfalls gleichmäßig beschleunigt, aber die Größe der Beschleunigung des freien Falls wird sich von der auf der Erde unterscheiden. Übrigens haben wir bereits früher Material über die Schwerkraft veröffentlicht.

Bei der Lösung von Problemen wird die Beschleunigung g üblicherweise mit 9,81 m/s^2 angenommen. In Wirklichkeit schwankt sein Wert zwischen 9,832 (an den Polen) und 9,78 (am Äquator). Dieser Unterschied ist auf die Rotation der Erde um ihre Achse zurückzuführen.

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