13 در فضای بدون هوا، یک شتاب روی جسمی که آزادانه در حال سقوط است، عمل می کند سقوط آزاد g == 9.81 m/s 2، نیروی مقاومت Q وجود ندارد. بنابراین، سرعت سقوط اجسام در فضای بدون هوا تحت تأثیر شتاب جذب آزاد به طور مداوم در طول زمان افزایش می یابد. V=gt.

هنگام سقوط در هوا بر روی جسم، علاوه بر شتاب سقوط آزاد، نیروی مقاومت هوا Q در جهت مخالف نیز عمل می کند. :

وقتی جاذبه بدن G = میلی گرمبا نیروی مقاومت Q متعادل می شود، افزایش بیشتری در سرعت سقوط آزاد بدن وجود نخواهد داشت، یعنی تعادل حاصل شده است:

این بدان معنی است که بدن به یک نرخ تعادل بحرانی سقوط رسیده است:

از فرمول مشخص می شود که سرعت بحرانی سقوط اجسام در هوا به وزن بدن، ضریب درگ بدن C x ناحیه کشش بدن بستگی دارد. ضریب مقاومت C x یک فرد می تواند در محدوده وسیعی متفاوت باشد. مقدار متوسط ​​آن C x = 0.195 است. حداکثر مقدار تقریباً 150٪ و حداقل 50٪ از میانگین است.

معمولا به جای میان کشتی ها (S)مربع ارتفاع بدن به طور معمول گرفته می شود - . هر کس رشد خود را می داند. گرفتن مجذور مقدار رشد برای محاسبه کاملاً کافی است، یعنی:

حداکثر مقدار ضریب پسا زمانی به دست می آید که بدنه صاف، رو به پایین قرار گیرد، حداقل مقدار زمانی که بدن در موقعیتی نزدیک به سقوط عمودی وارونه باشد، به دست می آید.

در شکل شکل 54 تغییر ضریب درگ بدن چترباز را بسته به موقعیت او نشان می دهد. 0 درجه مربوط به صاف افتادن بدن، صورت به پایین، 90 درجه مربوط به افتادن سر به پایین، 180 درجه - صاف با پشت به پایین است.

این محدوده تغییرات در ضریب درگ مقادیر احتمالی زیر را از سرعت تعادل یک چتر نجات در حال سقوط در هوای با چگالی معمولی (یعنی در ارتفاعات عملیاتی ما) به دست می دهد. هنگام سقوط سر به پایین - 58-60 متر بر ثانیه؛ هنگام زمین خوردن - 41-43 متر بر ثانیه. مثلا با وزن چترباز

90 کیلوگرم، ارتفاع 1.7 متر، تراکم 0.125، متوسط

ضریب درگ C x = 0.195، سرعت سقوط برابر خواهد بود:

اگر در این شرایط به سقوط وارونه ادامه دهیم، سرعت تعادل سقوط تقریباً 59 متر بر ثانیه خواهد بود.

هنگام اجرای مجموعه ای از ارقام در سقوط آزاد، ضریب درگ حول مقدار متوسط ​​آن نوسان می کند. هنگامی که وزن چترباز 10 کیلوگرم تغییر می کند، سرعت سقوط او تقریباً 1 متر بر ثانیه، یعنی 2 درصد تغییر می کند.

با توجه به تمام موارد فوق، مشخص می شود که چرا چتربازان سعی می کنند قبل از اجرای فیگور به حداکثر سرعت سقوط دست یابند. لازم به ذکر است که وقتی جسمی در هر موقعیتی می افتد، سرعت تعادل در ثانیه 11 تا 12 به دست می آید. بنابراین، شتاب بیش از 12 تا 16 ثانیه برای چترباز بی معنی است. در این صورت اثر بزرگی حاصل نمی شود، بلکه ارتفاعی از دست می رود که ذخیره آن هرگز زائد نیست.

برای وضوح، می‌توان مثالی زد: حداکثر سرعت سقوط هنگام پرش از ارتفاع 1000 متری در 12 ثانیه سقوط به دست می‌آید. هنگام پرش از ارتفاع 2000 متر - در 12.5 ثانیه و هنگام پرش از ارتفاع 4000 متر - در 14 ثانیه.

او دو لوله شیشه ای را که لوله های نیوتن نامیده می شدند برداشت و هوا را از آنها بیرون کشید (شکل 1). سپس زمان سقوط یک توپ سنگین و یک پر سبک را در این لوله ها اندازه گیری کرد. معلوم شد که آنها در همان زمان سقوط می کنند.

ما می بینیم که اگر مقاومت هوا را حذف کنیم، هیچ چیز مانع سقوط پر یا توپ نمی شود - آنها آزادانه سقوط می کنند. این ویژگی است که اساس تعریف سقوط آزاد را تشکیل می دهد.

سقوط آزاد حرکت یک جسم تنها تحت تأثیر گرانش و در غیاب نیروهای دیگر است.

سقوط آزاد چگونه است؟ اگر هر جسمی را بلند کنید و رها کنید، سرعت جسم تغییر می کند، به این معنی که حرکت شتاب می گیرد، حتی شتاب یکنواخت.

گالیله گالیله برای اولین بار بیان کرد و ثابت کرد که سقوط آزاد اجسام به طور یکنواخت شتاب می گیرد. او شتاب حرکت چنین اجسامی را اندازه گیری کرد که به آن شتاب گرانش می گویند و تقریباً 9.8 متر بر ثانیه است.

بنابراین سقوط آزاد است مورد خاصحرکت با شتاب یکنواخت این بدان معنی است که تمام معادلات به دست آمده برای این حرکت معتبر هستند:

برای پیش بینی سرعت: V x = V 0x + a x t

برای پیش بینی جابجایی: S x = V 0x t + a x t 2 /2

تعیین موقعیت بدن در هر زمان: x(t) = x 0 + V 0x t + a x t 2 /2

x به این معنی است که حرکت ما مستطیل است، در امتداد محور x، که ما به طور سنتی به صورت افقی انتخاب می کردیم.

اگر بدن به صورت عمودی حرکت می کند، مرسوم است که محور y را نشان دهیم و به دست می آوریم (شکل 2):

برنج. 2. حرکت عمودی بدن ()

معادلات شکل کاملاً یکسان زیر را به خود می گیرند، جایی که g شتاب سقوط آزاد، h جابجایی در ارتفاع است. این سه معادله چگونگی حل مسئله اصلی مکانیک را برای مورد سقوط آزاد توضیح می دهد.

بدنه با سرعت اولیه V 0 به صورت عمودی به سمت بالا پرتاب می شود (شکل 3). بیایید ارتفاعی که بدن به آن پرتاب می شود را پیدا کنیم. اجازه دهید معادله حرکت این جسم را بنویسیم:

برنج. 3. نمونه کار ()

دانستن ساده ترین معادلات به ما این امکان را می دهد که ارتفاعی را که می توانیم جسمی را به آن پرتاب کنیم، پیدا کنیم.

بزرگی شتاب ناشی از گرانش به عرض جغرافیایی منطقه بستگی دارد؛ در قطب ها حداکثر و در خط استوا حداقل است. علاوه بر این، شتاب سقوط آزاد به چه ترکیبی بستگی دارد پوسته زمینزیر جایی که ما هستیم اگر ذخایر مواد معدنی سنگین وجود داشته باشد، مقدار g کمی بزرگتر خواهد بود، اگر فضای خالی وجود داشته باشد، مقدار آن کمی کمتر می شود. این روش توسط زمین شناسان برای تعیین رسوبات سنگ معدن یا گازهای نفتی استفاده می شود که به آن وزن سنجی می گویند.

اگر بخواهیم حرکت جسمی را که بر روی سطح زمین سقوط می کند به طور دقیق توصیف کنیم، باید به یاد داشته باشیم که مقاومت هوا همچنان وجود دارد.

فیزیکدان پاریسی، لنورماند در قرن هجدهم، با بستن انتهای سوزن های بافندگی به یک چتر معمولی، از پشت بام خانه پرید. او که از موفقیتش دلگرم شده بود، یک چتر مخصوص با صندلی ساخت و از برجی در شهر مونتلیه پرید. او اختراع خود را چتر نجات نامید که از فرانسوی ترجمه شده به معنای "ضد سقوط" است.

گالیله گالیله اولین کسی بود که نشان داد زمان سقوط یک جسم به زمین به جرم آن بستگی ندارد، بلکه با ویژگی های خود زمین تعیین می شود. او به عنوان نمونه به بحثی در مورد سقوط جسمی با جرم معین در یک دوره زمانی اشاره کرد. وقتی این جسم به دو نیمه یکسان تقسیم می شود، شروع به سقوط می کنند، اما اگر سرعت سقوط بدن و زمان سقوط به جرم بستگی داشته باشد، باید آهسته تر سقوط کنند، اما چگونه؟ از این گذشته ، جرم کل آنها تغییر نکرده است. چرا؟ شاید نیمی از آنها مانع از افتادن نیمه دیگر می شود؟ به یک تناقض می رسیم، به این معنی که این فرض که سرعت سقوط به جرم بدن بستگی دارد، ناعادلانه است.

بنابراین به تعریف صحیح سقوط آزاد می رسیم.

سقوط آزاد حرکت یک جسم تنها تحت تأثیر گرانش است. هیچ نیروی دیگری روی بدن وارد نمی شود.

ما به استفاده از مقدار شتاب گرانشی 9.8 m/s 2 عادت داریم، این مناسب ترین مقدار برای فیزیولوژی ما است. می دانیم که شتاب ناشی از گرانش بسته به موقعیت جغرافیایی متفاوت خواهد بود، اما این تغییرات ناچیز هستند. شتاب گرانش در سایر اجرام آسمانی چه ارزش هایی دارد؟ چگونه می توان پیش بینی کرد که آیا یک فرد می تواند در آنجا راحت زندگی کند؟ اجازه دهید فرمول سقوط آزاد را به یاد بیاوریم (شکل 4):

برنج. 4. جدول شتاب سقوط آزاد در سیارات ()

هر چه جرم آسمانی بیشتر باشد، شتاب سقوط آزاد روی آن بیشتر باشد، قرار گرفتن بدن انسان روی آن غیرممکن تر است. با دانستن شتاب گرانش در اجرام مختلف آسمانی می توان میانگین چگالی این اجرام آسمانی را تعیین کرد و با دانستن چگالی متوسط ​​می توان پیش بینی کرد که این اجرام از چه چیزی ساخته شده اند، یعنی ساختار آنها را مشخص کنیم.

این در مورد استکه اندازه گیری شتاب گرانش در نقاط مختلف زمین یک روش قدرتمند برای اکتشاف زمین شناسی است. به این ترتیب بدون حفر چاله، بدون حفاری چاه یا معدن، می توان وجود مواد معدنی را در ضخامت پوسته زمین تعیین کرد. روش اول اندازه گیری شتاب گرانش با استفاده از تعادل های فنر زمین شناسی است؛ آنها حساسیت فوق العاده ای دارند، تا میلیونیم گرم (شکل 5).

راه دوم استفاده از یک آونگ ریاضی بسیار دقیق است، زیرا با دانستن دوره نوسان آونگ، می توانید شتاب سقوط آزاد را محاسبه کنید: هر چه دوره کوتاهتر باشد، شتاب سقوط آزاد بیشتر است. این بدان معناست که با اندازه گیری شتاب گرانش در نقاط مختلف زمین با استفاده از یک آونگ بسیار دقیق، می توانید بزرگتر یا کوچکتر شدن آن را ببینید.

هنجار بزرگی شتاب گرانش چیست؟ کره زمین یک کره کامل نیست، بلکه یک ژئوئید است، یعنی در قطب ها کمی مسطح شده است. این بدان معنی است که در قطب ها مقدار شتاب گرانشی بیشتر از استوا خواهد بود؛ در استوا حداقل است، اما در همان عرض جغرافیایی باید یکسان باشد. این بدان معناست که با اندازه‌گیری شتاب گرانش در نقاط مختلف در عرض جغرافیایی یکسان، می‌توانیم با تغییر آن در مورد حضور فسیل‌های خاص قضاوت کنیم. این روش اکتشاف گرانشی نامیده می شود که به لطف آن ذخایر نفتی در قزاقستان و سیبری غربی.

در دسترس بودن مواد معدنی، ذخایر مواد سنگینیا حفره ها می توانند نه تنها بر میزان شتاب گرانش، بلکه جهت آن نیز تأثیر بگذارند. اگر شتاب گرانش را در نزدیکی یک کوه بزرگ اندازه گیری کنیم، این جسم عظیم بر جهت شتاب گرانش تأثیر می گذارد، زیرا آن را نیز جذب می کند. آونگ ریاضی، روشی که با آن شتاب گرانش را اندازه گیری می کنیم.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. فیزیک ( یک سطح پایه از) - M.: Mnemosyne، 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. فیزیک پایه دهم. - M.: Mnemosyne، 2014.
3. Kikoin I.K.، Kikoin A.K. فیزیک - 9، مسکو، آموزش و پرورش، 1990.

مشق شب

1. سقوط آزاد چه نوع حرکتی است؟
2. سقوط آزاد چه ویژگی هایی دارد؟
3. چه تجربه ای نشان می دهد که تمام اجسام روی زمین با شتاب یکسان سقوط می کنند؟

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

در مکانیک کلاسیک به حالت جسمی که آزادانه در میدان گرانشی حرکت می کند گفته می شود سقوط آزاد. اگر جسمی در اتمسفر بیفتد، تحت نیروی کشش اضافی قرار می گیرد و حرکت آن نه تنها به شتاب گرانشی، بلکه به جرم، سطح مقطع و عوامل دیگر بستگی دارد. با این حال، جسمی که در خلاء سقوط می کند تنها تحت یک نیروی، یعنی گرانش است.

نمونه هایی از سقوط آزاد سفینه های فضایی و ماهواره هایی هستند که در مدار پایین زمین قرار دارند، زیرا آنها تحت یک نیروی واحد قرار دارند - جاذبه زمین. سیاراتی که به دور خورشید می چرخند نیز در حال سقوط آزاد هستند. اجسامی که با سرعت کم به زمین می‌افتند را می‌توان در حال سقوط آزاد در نظر گرفت، زیرا در این حالت مقاومت هوا ناچیز است و می‌توان از آنها غفلت کرد. اگر تنها نیرویی که بر اجسام وارد می شود گرانش باشد و مقاومت هوا وجود نداشته باشد، شتاب برای همه اجسام یکسان است و برابر است با شتاب گرانش در سطح زمین 9.8 متر بر ثانیه (m/s²) یا 32.2 فوت در ثانیه در ثانیه (ft/s²). در سطح سایر اجرام نجومی، شتاب گرانش متفاوت خواهد بود.

البته چتربازان می گویند که قبل از باز شدن چتر نجات در سقوط آزاد هستند، اما در واقع یک چترباز هرگز نمی تواند در سقوط آزاد باشد، حتی اگر چتر هنوز باز نشده باشد. بله، یک چترباز در "سقوط آزاد" تحت تأثیر نیروی گرانش قرار می گیرد، اما او نیز تحت تأثیر نیروی مخالف - مقاومت هوا قرار می گیرد، و نیروی مقاومت هوا فقط کمی کمتر از نیروی گرانش است.

اگر مقاومت هوا وجود نداشت، سرعت یک جسم در سقوط آزاد در هر ثانیه 9.8 متر بر ثانیه افزایش می یافت.

سرعت و مسافت یک جسم در حال سقوط به صورت زیر محاسبه می شود:

v₀ - سرعت اولیه (m/s).

v- سرعت عمودی نهایی (m/s).

ساعت₀ - ارتفاع اولیه (متر).

ساعت- ارتفاع سقوط (متر).

تی- زمان پاییز (ها).

g- شتاب سقوط آزاد (9.81 متر بر ثانیه در سطح زمین).

اگر v₀=0 و ساعت₀=0، داریم:

اگر زمان سقوط آزاد مشخص باشد:

اگر فاصله سقوط آزاد مشخص باشد:

اگر سرعت نهایی سقوط آزاد مشخص باشد:

این فرمول ها در این ماشین حسابسقوط آزاد.

در سقوط آزاد، زمانی که هیچ نیرویی برای حمایت از بدن وجود ندارد، بی وزنی. بی وزنی فقدان نیروهای خارجی است که از کف، صندلی، میز و سایر اشیاء اطراف بر بدن وارد می شود. به عبارت دیگر از نیروهای واکنش حمایت کنید. به طور معمول این نیروها در جهتی عمود بر سطح تماس با تکیه گاه و اغلب به صورت عمودی به سمت بالا عمل می کنند. بی وزنی را می توان به شنا در آب تشبیه کرد، اما به گونه ای که پوست آب را احساس نکند. وقتی بعد از یک شنا طولانی مدت در دریا به ساحل می روید، همه این احساس وزن خود را می دانند. به همین دلیل است که هنگام آموزش فضانوردان و فضانوردان از استخرهای آب برای شبیه سازی بی وزنی استفاده می شود.

خود میدان گرانشی نمی تواند فشاری بر بدن شما ایجاد کند. بنابراین، اگر در حالت سقوط آزاد در یک جسم بزرگ (مثلاً هواپیما) که آن هم در این حالت است، بدن شما تحت تأثیر هیچ چیز قرار نخواهد گرفت. نیروهای خارجیتعامل بدن با حمایت و احساس بی وزنی ایجاد می شود، تقریباً مانند آب.

هواپیما برای آموزش در شرایط گرانش صفرطراحی شده برای ایجاد بی وزنی کوتاه مدت به منظور آموزش فضانوردان و فضانوردان و همچنین برای انجام آزمایش های مختلف. چنین هواپیماهایی در حال حاضر در چندین کشور مورد استفاده بوده و هستند. برای مدت زمان کوتاهی که در هر دقیقه پرواز حدود 25 ثانیه طول می کشد، هواپیما در حالت بی وزنی قرار می گیرد، یعنی هیچ واکنش زمینی برای سرنشینان وجود ندارد.

برای شبیه سازی بی وزنی از هواپیماهای مختلفی استفاده شد: در اتحاد جماهیر شوروی و روسیه، هواپیماهای تولیدی اصلاح شده Tu-104AK، Tu-134LK، Tu-154MLK و Il-76MDK برای این منظور از سال 1961 استفاده شدند. در ایالات متحده، فضانوردان از سال 1959 بر روی هواپیماهای اصلاح شده AJ-2، C-131، KC-135 و بوئینگ 727-200 آموزش دیده اند. در اروپا مرکز ملی تحقیقات فضایی(CNES، فرانسه) از یک هواپیمای ایرباس A310 برای آموزش گرانش صفر استفاده می کند. این اصلاح شامل اصلاح سوخت، هیدرولیک و برخی سیستم های دیگر به منظور اطمینان از عملکرد طبیعی آنها در شرایط بی وزنی کوتاه مدت و همچنین تقویت بال ها است تا هواپیما بتواند در برابر افزایش شتاب (تا 2G) مقاومت کند.

علیرغم اینکه گاهی اوقات هنگام توصیف شرایط سقوط آزاد در طول پرواز فضاییدر مداری که به دور زمین می چرخند از نبود گرانش صحبت می کنند، البته گرانش در هر کدام وجود دارد فضاپیما. چیزی که کم است وزن است، یعنی نیروی واکنش تکیه گاه روی اجسام واقع در آن سفینه فضایی، که در فضا با همان شتاب ناشی از گرانش حرکت می کنند که فقط کمی کمتر از زمین است. به عنوان مثال، در مدار 350 کیلومتری زمین که ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) دور زمین می چرخد، شتاب گرانشی 8.8 متر بر ثانیه است که تنها 10 درصد کمتر از سطح زمین است.

برای توصیف شتاب واقعی یک جسم (معمولا هواپیما) در مورد شتاب سقوط آزاد در سطح زمین معمولاً از یک اصطلاح خاص استفاده می شود - اضافه بار. اگر روی زمین دراز کشیده اید، نشسته اید یا ایستاده اید، بدن شما تحت تأثیر 1 گرم نیرو قرار می گیرد (یعنی وجود ندارد). اگر در هواپیما در حال بلند شدن هستید، حدود 1.5 G را تجربه خواهید کرد. اگر همان هواپیما یک چرخش هماهنگ با شعاع محکم انجام دهد، مسافران ممکن است تا 2 گرم را تجربه کنند، به این معنی که وزن آنها دو برابر شده است.

مردم عادت دارند در شرایط بدون اضافه بار (1 گرم) زندگی کنند، بنابراین هرگونه اضافه بار تأثیر قوی بر بدن انسان دارد. همانطور که در هواپیماهای آزمایشگاهی گرانش صفر، که در آن همه سیستم های جابجایی سیال باید اصلاح شوند تا در شرایط صفر و حتی منفی گرم به درستی کار کنند، انسان ها نیز برای زنده ماندن در چنین شرایطی به کمک و «اصلاحات» مشابه نیاز دارند. یک فرد آموزش ندیده می تواند با اضافه بار 3-5 گرم (بسته به جهت بار اضافی) هوشیاری خود را از دست بدهد، زیرا چنین بار اضافی برای محروم کردن مغز از اکسیژن کافی است، زیرا قلب نمی تواند خون کافی را به آن برساند. در این راستا، خلبانان نظامی و فضانوردان با سانتریفیوژها آموزش می بینند شرایط اضافه بار بالابرای جلوگیری از از دست دادن هوشیاری در طول آنها. برای جلوگیری از از دست دادن کوتاه مدت بینایی و هوشیاری که در شرایط کار می تواند کشنده باشد، خلبانان، فضانوردان و فضانوردان لباس های جبران کننده ارتفاع می پوشند که با اطمینان از فشار یکنواخت بر کل قسمت، جریان خون از مغز را در هنگام اضافه بار محدود می کند. سطح بدن انسان

سقوط آزاد یک جسم حرکت یکنواخت آن است که تحت تأثیر گرانش رخ می دهد. در این لحظه نیروهای دیگری که می توانند روی بدن اثر بگذارند یا وجود ندارند یا به قدری کم هستند که تأثیر آنها در نظر گرفته نمی شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک چترباز از هواپیما می پرد، در چند ثانیه اول پس از پرش آزاد می افتد. این مدت زمان کوتاه با احساس بی وزنی مشخص می شود، مشابه احساسی که فضانوردان در یک فضاپیما تجربه می کنند.

تاریخچه کشف پدیده

دانشمندان در مورد سقوط آزاد یک جسم در قرون وسطی یاد گرفتند: آلبرت ساکسونی و نیکلاس اورس این پدیده را مطالعه کردند، اما برخی از نتایج آنها اشتباه بود. به عنوان مثال، آنها استدلال کردند که سرعت سقوط یک جسم سنگین به نسبت مستقیم با مسافت طی شده افزایش می یابد. در سال 1545، تصحیح این خطا توسط دانشمند اسپانیایی D. Soto انجام شد، که این واقعیت را ثابت کرد که سرعت یک جسم در حال سقوط به نسبت زمانی که از شروع سقوط این جسم می گذرد افزایش می یابد.

در سال 1590، فیزیکدان ایتالیایی گالیله گالیلهقانونی را تدوین کرد که وابستگی واضحی را برای مسافت طی شده توسط یک جسم در حال سقوط در زمان تعیین می کند. دانشمندان همچنین ثابت کرده اند که در غیاب مقاومت هوا، تمام اجرام روی زمین با شتاب یکسان سقوط می کنند، اگرچه قبل از کشف آن، عموماً پذیرفته شده بود که اجسام سنگین سریعتر سقوط می کنند.

یک مقدار جدید کشف شد - شتاب گرانش، که از دو جزء شتاب گرانشی و گریز از مرکز تشکیل شده است. شتاب گرانش با حرف g نشان داده می شود و دارد معنی متفاوتبرای نقاط مختلف کره زمین: از 9.78 m/s 2 (نشانگر خط استوا) تا 9.83 m/s 2 (مقدار شتاب در قطب ها). دقت نشانگرها تحت تأثیر طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی، زمان روز و برخی عوامل دیگر است.

مقدار استاندارد g برابر 9.80665 m/s 2 در نظر گرفته شده است. در محاسبات فیزیکی که به دقت بالایی نیاز ندارند، مقدار شتاب 9.81 m/s 2 در نظر گرفته می شود. برای تسهیل محاسبات، مجاز است مقدار g برابر با 10 m/s 2 در نظر گرفته شود.

به منظور نشان دادن چگونگی سقوط یک جسم مطابق با کشف گالیله، دانشمندان آزمایش زیر را انجام دادند: اجسام با جرم های مختلف در یک لوله شیشه ای بلند قرار می گیرند و هوا از لوله خارج می شود. پس از این، لوله برگردانده می شود، همه اجسام بدون توجه به جرم آنها به طور همزمان تحت تأثیر گرانش به پایین لوله سقوط می کنند.

هنگامی که اجسام مشابه در هر محیطی قرار می گیرند، همزمان با نیروی گرانش، نیروی مقاومتی بر آنها وارد می شود، بنابراین اجسام بسته به جرم، شکل و چگالی خود، در زمان های مختلف سقوط می کنند.

فرمول های محاسبات

فرمول هایی وجود دارد که می توان از آنها برای محاسبه شاخص های مختلف مرتبط با سقوط آزاد استفاده کرد. آنها از موارد زیر استفاده می کنند افسانه:

1. u سرعت نهایی حرکت بدن مورد مطالعه m/s است.
2. h ارتفاعی است که بدن مورد مطالعه از آن حرکت می کند، m.
3. t زمان حرکت بدن مورد مطالعه، s است.
4. g - شتاب (مقدار ثابت برابر با 9.8 m/s 2).

فرمول تعیین مسافت طی شده توسط یک جسم در حال سقوط با سرعت نهایی و زمان سقوط مشخص: h = ut /2.

فرمول محاسبه مسافت طی شده توسط یک جسم در حال سقوط مقدار ثابت g و زمان: h = gt 2/2.

فرمول تعیین سرعت یک جسم در حال سقوط در پایان سقوط با زمان سقوط مشخص: u = gt.

فرمول محاسبه سرعت یک جسم در پایان سقوط آن، در صورتی که ارتفاع جسم مورد مطالعه از آن مشخص باشد: u = √2 gh.

اگر عمیق نشوید دانش علمی، تعریف روزمره حرکت آزاد به معنای حرکت بدن به داخل است اتمسفر زمین، زمانی که تحت تأثیر عوامل خارجی غیر از مقاومت هوای اطراف و گرانش قرار نگیرد.

در زمان‌های مختلف، داوطلبان با یکدیگر رقابت می‌کنند و سعی می‌کنند بهترین شخصی را به دست آورند. در سال 1962، چترباز آزمایشی از اتحاد جماهیر شوروی، اوگنی آندریف، رکوردی را ثبت کرد که در کتاب رکوردهای گینس گنجانده شد: هنگام پرش با چتر نجات در سقوط آزاد، مسافت 24500 متر را بدون استفاده از چتر ترمز در طول پرش طی کرد.

در سال 1960 دی کیتینگر آمریکایی از ارتفاع 31 هزار متری پرش چتر نجات انجام داد اما با استفاده از سیستم ترمز چتر نجات.

در سال 2005، رکورد سرعت در هنگام سقوط آزاد ثبت شد - 553 کیلومتر در ساعت، و هفت سال بعد یک رکورد جدید به ثبت رسید - این سرعت به 1342 کیلومتر در ساعت افزایش یافت. این رکورد متعلق به فلیکس باومگارتنر چترباز اتریشی است که به خاطر شیرین کاری های خطرناکش در سراسر جهان شناخته شده است.

ویدئو

ویدیویی جالب و آموزشی ببینید که سرعت سقوط اجسام را به شما می گوید.

سه شنبه است، یعنی امروز دوباره در حال حل مشکلات هستیم. این بار با موضوع "سقوط آزاد اجسام".

سوالات با پاسخ در مورد سقوط آزاد اجسام

سوال 1.جهت بردار شتاب گرانشی چیست؟

پاسخ:به سادگی می توان گفت که شتاب gبه سمت پایین هدایت می شود. در واقع، به طور دقیق تر، شتاب گرانش به سمت مرکز زمین هدایت می شود.

سوال 2.شتاب سقوط آزاد به چه چیزی بستگی دارد؟

پاسخ:در زمین، شتاب ناشی از گرانش به عرض جغرافیایی و همچنین ارتفاع بستگی دارد ساعت بالا بردن بدن از سطح در سیارات دیگر این مقدار به جرم بستگی دارد م و شعاع آر جسم آسمانی. فرمول کلیبرای تسریع سقوط آزاد:

سوال 3.بدن به صورت عمودی به سمت بالا پرتاب می شود. چگونه می توانید این جنبش را توصیف کنید؟

پاسخ:در این حالت بدن با شتاب یکنواخت حرکت می کند. همچنین زمان خیز و زمان سقوط بدن از حداکثر ارتفاع برابر است.

سوال 4.و اگر بدن نه به سمت بالا، بلکه به صورت افقی یا با زاویه نسبت به افقی پرتاب شود. این چه نوع حرکتی است؟

پاسخ:می توان گفت که این نیز یک سقوط آزاد است. در این حالت حرکت باید نسبت به دو محور عمودی و افقی در نظر گرفته شود. بدن به طور یکنواخت نسبت به محور افقی حرکت می کند و با شتاب نسبت به محور عمودی به طور یکنواخت شتاب می گیرد. g.

بالستیک علمی است که به بررسی ویژگی ها و قوانین حرکت اجسامی که در زاویه ای نسبت به افق پرتاب می شوند، می پردازد.

سوال 5.سقوط آزاد به چه معناست؟

پاسخ:در این زمینه، درک می شود که وقتی یک جسم سقوط می کند، از مقاومت هوا عاری است.

سقوط آزاد اجسام: تعاریف، مثال ها

سقوط آزاد - حرکت با شتاب یکنواخت، تحت تأثیر گرانش رخ می دهد.

اولین تلاش ها برای توصیف سیستماتیک و کمی سقوط آزاد اجسام به قرون وسطی باز می گردد. درست است، در آن زمان این تصور غلط وجود داشت که اجسام با جرم های مختلف با سرعت های مختلف سقوط می کنند. در واقع، حقیقتی در این وجود دارد، زیرا در دنیای واقعیسرعت سقوط تا حد زیادی تحت تأثیر مقاومت هوا است.

اما اگر بتوان آن را نادیده گرفت، سرعت سقوط اجسام با جرم های مختلف یکسان خواهد بود. ضمناً سرعت در هنگام سقوط آزاد متناسب با زمان سقوط افزایش می یابد.

شتاب اجسامی که آزادانه در حال سقوط هستند به جرم آنها بستگی ندارد.

رکورد سقوط آزاد برای یک فرد این لحظهمتعلق به فلیکس باومگارتنر چترباز اتریشی است که در سال 2012 از ارتفاع 39 کیلومتری پرید و 36402.6 متر در سقوط آزاد بود.

نمونه هایی از سقوط آزاد اجسام:

• یک سیب روی سر نیوتن پرواز می کند.
• یک چترباز از هواپیما بیرون می پرد.
• پر در یک لوله مهر و موم شده که هوا از آن تخلیه شده است می افتد.

هنگامی که بدن در سقوط آزاد سقوط می کند، حالت بی وزنی رخ می دهد. به عنوان مثال، اشیاء در ایستگاه فضاییدر مداری به دور زمین حرکت می کند. می توان گفت که ایستگاه به آرامی، بسیار آهسته بر روی سیاره سقوط می کند.

البته سقوط آزاد نه تنها در زمین، بلکه در نزدیکی هر جسمی با جرم کافی امکان پذیر است. در سایر اجسام کمیک، سقوط نیز به طور یکنواخت شتاب می گیرد، اما بزرگی شتاب گرانش با شتاب زمین متفاوت خواهد بود. به هر حال، ما قبلاً مطالبی در مورد گرانش منتشر کرده ایم.

هنگام حل مسائل، شتاب g معمولا برابر با 9.81 m/s^2 در نظر گرفته می شود. در واقع، مقدار آن از 9.832 (در قطب ها) تا 9.78 (در استوا) متغیر است. این تفاوت به دلیل چرخش زمین به دور محور خود است.

برای حل مسائل فیزیک به کمک نیاز دارید؟ مخاطب