Ma'lumki, Yer sayyorasi har qanday jismni o'z yadrosiga jalb qiladi tortishish maydoni . Bu nimani anglatadi uzoqroq masofa sayyoramizning tanasi va yuzasi o'rtasida, u qanchalik ko'p ta'sir qiladi va aniqroq bo'ladi

Vertikal pastga tushgan jism hali ham yuqorida aytib o'tilgan kuchga ta'sir qiladi, buning natijasida tana albatta pastga tushadi. Qolgan ochiq savol yiqilganda uning tezligi qanday bo'ladi? Bir tomondan, ob'ektga havo qarshiligi ta'sir qiladi, bu juda kuchli, boshqa tomondan, tana Yerdan qanchalik uzoqroq bo'lsa, shunchalik kuchliroq tortiladi. Birinchisi, shubhasiz, to'siq bo'ladi va tezlikni pasaytiradi, ikkinchisi tezlashtirishni beradi va tezlikni oshiradi. Shunday qilib, erkin tushish mumkinmi degan yana bir savol tug'iladi yer sharoitlari? To'g'ri aytganda, jismlar faqat vakuumda mumkin, bu erda havo oqimining qarshiligi shaklida hech qanday shovqin bo'lmaydi. Biroq, zamonaviy fizika doirasida tananing erkin tushishi shovqinga duch kelmaydigan vertikal harakat deb hisoblanadi (bu holda havo qarshiligini e'tiborsiz qoldirish mumkin).

Gap shundaki, tushgan ob'ektga boshqa kuchlar, xususan, xuddi shu havo ta'sir qilmaydigan sharoitlarni faqat sun'iy ravishda yaratish mumkin. Tezligi eksperimental ravishda isbotlangan erkin tushish Vakuumdagi jismning og'irligidan qat'i nazar, har doim bir xil songa teng bo'ladi. Bu harakat bir tekis tezlashtirilgan deb ataladi. Bu birinchi marta mashhur fizik va astronom Galileo Galiley tomonidan 4 asrdan ko'proq vaqt oldin tasvirlangan. Bunday xulosalarning dolzarbligi bugungi kungacha o'z kuchini yo'qotmagan.

Yuqorida aytib o'tilganidek, kundalik hayot doirasida tananing erkin tushishi odatiy va mutlaqo to'g'ri bo'lmagan nomdir. Aslida, har qanday jismning erkin tushish tezligi notekis. Tana tezlanish bilan harakat qiladi, shuning uchun bunday harakat sifatida tavsiflanadi maxsus holat bir tekis tezlashtirilgan harakat. Boshqacha qilib aytganda, har soniyada tananing tezligi o'zgaradi. Ushbu bandni yodda tutgan holda, biz tananing erkin tushish tezligini topishimiz mumkin. Agar ob'ektga tezlanish bermasak (ya'ni, biz uni tashlamaymiz, shunchaki balandlikdan tushiramiz), u holda uning dastlabki tezligi nolga teng bo'ladi: Vo = 0. Har soniyada tezlik tezlashuvga mutanosib ravishda ortadi: gt.

Bu erda g o'zgaruvchining kiritilishiga izoh berish muhimdir. Bu erkin tushishning tezlashishi. Ilgari, biz allaqachon tananing normal sharoitda tushganda tezlashuv mavjudligini qayd etgan edik, ya'ni. havo borligida va tortishish kuchi ta'sirida. Har qanday jism Yerga massasidan qat'iy nazar 9,8 m/s2 ga teng tezlanish bilan tushadi.

Endi, ushbu ogohlantirishni hisobga olgan holda, biz tananing erkin tushish tezligini hisoblashga yordam beradigan formulani olamiz:

Ya'ni, boshlang'ich tezlikka (agar biz uni tanaga uloqtirish, surish yoki boshqa manipulyatsiyalar orqali bergan bo'lsak) biz tananing sirtga yetib borishi uchun zarur bo'lgan soniyalar sonining mahsulotini qo'shamiz. Agar dastlabki tezlik nolga teng bo'lsa, formula quyidagi shaklni oladi:

Ya'ni, oddiygina tortishish kuchi va vaqtning tezlashishi mahsuloti.

Xuddi shunday, ob'ektning erkin tushish tezligini bilib, siz uning harakatlanish vaqtini yoki boshlang'ich tezligini aniqlashingiz mumkin.

Tezlikni hisoblash formulasini ham ajratib ko'rsatish kerak, chunki bu holda otilgan narsaning harakat tezligini asta-sekin sekinlashtiradigan kuchlar harakat qiladi.

Biz ko'rib chiqqan holda, tanaga faqat tortishish kuchi va havo oqimlarining qarshiligi ta'sir qiladi, bu esa, umuman olganda, tezlikning o'zgarishiga ta'sir qilmaydi.

U Nyuton naychalari deb atalgan ikkita shisha naychani oldi va ulardan havoni pompaladi (1-rasm). Keyin u bu naychalarda og'ir to'p va engil patning tushish vaqtini o'lchadi. Ma'lum bo'lishicha, ular bir vaqtning o'zida yiqilishadi.

Ko'ramizki, agar biz havo qarshiligini olib tashlasak, na tuklar, na to'p tushishiga hech narsa to'sqinlik qilmaydi - ular erkin tushadi. Aynan shu xususiyat erkin tushishning ta'rifiga asos bo'ldi.

Erkin tushish - bu jismning faqat tortishish kuchi ta'sirida, boshqa kuchlar yo'qligida harakatlanishi.

Erkin tushish nimaga o'xshaydi? Har qanday jismni ko'tarib, qo'yib yuborsangiz, ob'ektning tezligi o'zgaradi, ya'ni harakat tezlashadi, hatto bir xilda tezlashadi.

Birinchi marta Galileo Galiley jismlarning erkin tushishi bir xilda tezlashishini ta'kidladi va isbotladi. U bunday jismlarning harakat tezlanishini o'lchadi, u tortishish tezlashishi deb ataladi va taxminan 9,8 m / s 2 ni tashkil qiladi.

Shunday qilib, erkin tushish bir xil tezlashtirilgan harakatning alohida holatidir. Bu shuni anglatadiki, olingan barcha tenglamalar ushbu harakat uchun haqiqiydir:

tezlik proyeksiyasi uchun: V x = V 0x + a x t

siljish proyeksiyasi uchun: S x = V 0x t + a x t 2 /2

har qanday vaqtda tananing holatini aniqlash: x(t) = x 0 + V 0x t + a x t 2 /2

x bizning harakatimiz an'anaviy ravishda gorizontal ravishda tanlagan x o'qi bo'ylab to'g'ri chiziqli ekanligini anglatadi.

Agar tana vertikal ravishda harakatlansa, u holda y o'qini belgilash odatiy holdir va biz olamiz (2-rasm):

Guruch. 2. Tananing vertikal harakati ()

Tenglamalar quyidagi mutlaqo bir xil shaklni oladi, bu erda g - erkin tushish tezlanishi, h - balandlikdagi siljish. Ushbu uchta tenglama erkin tushish holati uchun mexanikaning asosiy muammosini qanday hal qilishni tavsiflaydi.

Tana V 0 dastlabki tezligi bilan vertikal yuqoriga tashlanadi (3-rasm). Keling, tana otilgan balandlikni topamiz. Keling, ushbu jismning harakat tenglamasini yozamiz:

Guruch. 3. Misol topshiriq ()

Eng oddiy tenglamalarni bilish bizga tanani uloqtirish mumkin bo'lgan balandlikni topishga imkon berdi.

Gravitatsiya ta'sirida tezlanishning kattaligi hududning geografik kengligiga bog'liq bo'lib, u qutblarda maksimal va ekvatorda minimaldir. Bundan tashqari, erkin tushishning tezlashishi qanday tarkibga bog'liq er qobig'i biz turgan joy ostida. Agar og'ir minerallar konlari mavjud bo'lsa, g ning qiymati biroz kattaroq bo'ladi, agar u erda bo'shliqlar bo'lsa, u biroz kamroq bo'ladi. Bu usul geologlar tomonidan og'ir rudalar yoki gazlar, neft konlarini aniqlash uchun qo'llaniladi, u gravimetriya deb ataladi.

Agar biz Yer yuzasiga tushgan jismning harakatini aniq tasvirlashni istasak, unda havo qarshiligi hali ham mavjudligini unutmasligimiz kerak.

18-asrda Parij fizigi Lenormand naqshli ignalarning uchlarini oddiy soyabonga mahkamlab, uyning tomidan sakrab chiqdi. Muvaffaqiyatidan ruhlanib, o'rindiqli maxsus soyabon yasadi va Montelier shahridagi minoradan sakrab chiqdi. U o'z ixtirosini parashyut deb atadi, bu frantsuz tilidan tarjima qilinganda "yiqilishga qarshi" degan ma'noni anglatadi.

Galileo Galiley birinchi bo'lib jismning Yerga tushish vaqti uning massasiga bog'liq emasligini, balki Yerning o'ziga xos xususiyatlari bilan aniqlanishini ko'rsatdi. Misol tariqasida, u ma'lum bir vaqt oralig'ida ma'lum bir massaga ega bo'lgan jismning tushishi haqidagi muhokamani keltirdi. Bu tanani ikkita bir xil yarmiga bo'linganda, ular tushishni boshlaydilar, lekin agar tananing tushish tezligi va tushish vaqti massaga bog'liq bo'lsa, unda ular sekinroq tushishi kerak, lekin qanday qilib? Axir, ularning umumiy massasi o'zgarmagan. Nega? Balki bir yarmi ikkinchi yarmining tushishiga to'sqinlik qilayotgandir? Biz qarama-qarshilikka erishamiz, ya'ni tushish tezligi tananing massasiga bog'liq degan taxmin adolatsizdir.

Shunday qilib, biz erkin tushishning to'g'ri ta'rifiga erishamiz.

Erkin tushish - bu jismning faqat tortishish kuchi ta'sirida harakatlanishi. Boshqa kuchlar tanaga ta'sir qilmaydi.

Biz 9,8 m/s 2 tortishish tezlashuvi qiymatidan foydalanishga odatlanganmiz, bu bizning fiziologiyamiz uchun eng qulay qiymatdir. Biz bilamizki, tortishish ta'sirida tezlashuv geografik joylashuvga qarab o'zgaradi, ammo bu o'zgarishlar ahamiyatsiz. Gravitatsiyaning tezlashishi boshqalarga qanday qiymatlarni oladi? samoviy jismlar Oh? Inson u erda qulay yashashi mumkinligini qanday taxmin qilish mumkin? Erkin tushish formulasini eslaylik (4-rasm):

Guruch. 4. Sayyoralarda erkin tushish tezlashuvi jadvali ()

Osmon jismining massasi qanchalik katta bo'lsa, unga erkin tushish tezlashishi shunchalik ko'p bo'lsa, unda inson tanasining bo'lishi imkonsiz bo'ladi. Har xil samoviy jismlardagi tortishish tezlashuvini bilib, bu samoviy jismlarning oʻrtacha zichligini, oʻrtacha zichlikni bilgan holda, bu jismlarning nimadan tuzilganligini taxmin qilishimiz, yaʼni tuzilishini aniqlashimiz mumkin.

Bu haqida Yerning turli nuqtalarida tortishish tezligini o'lchash geologik qidiruvning kuchli usuli hisoblanadi. Shu tarzda, teshik qazmasdan, quduqlar yoki konlarni burg'ilashsiz, siz er qobig'ining qalinligida foydali qazilmalar mavjudligini aniqlashingiz mumkin. Birinchi usul - geologik prujina balanslari yordamida tortishish tezlashishini o'lchash, ular grammning milliondan bir qismigacha bo'lgan fenomenal sezgirlikka ega (5-rasm).

Ikkinchi usul juda aniq matematik mayatnikdan foydalanishdir, chunki mayatnikning tebranish davrini bilib, siz erkin tushish tezlanishini hisoblashingiz mumkin: davr qanchalik qisqa bo'lsa, erkin tushish tezlashishi shunchalik katta bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, Yerning turli nuqtalarida tortishish tezlashishini juda aniq mayatnik yordamida o'lchash orqali siz uning kattalashgan yoki kichiklashganini ko'rishingiz mumkin.

Gravitatsiya tezlashuvining kattaligi normasi qanday? Globus mukammal shar emas, balki geoid, ya'ni qutblarda bir oz tekislangan. Bu qutblarda tortishish tezlashuvining qiymati ekvatordagidan kattaroq bo'lishini anglatadi; ekvatorda u minimal, lekin bir xil kenglikda u bir xil bo'lishi kerak. Bu shuni anglatadiki, bir xil kenglikdagi turli nuqtalarda tortishish tezlashishini o'lchab, biz uning o'zgarishi bo'yicha ba'zi qazilmalarning mavjudligini aniqlashimiz mumkin. Bu usul gravimetrik qidiruv deb ataladi, uning yordamida Qozog'istonda neft konlari topildi va G'arbiy Sibir.

Foydali qazilmalarning, konlarning mavjudligi og'ir moddalar yoki bo'shliqlar nafaqat tortishish tezlashuvining kattaligiga, balki uning yo'nalishiga ham ta'sir qilishi mumkin. Agar biz katta tog' yaqinidagi tortishish tezlashuvini o'lchasak, unda bu massiv jism tortishish tezlashuvi yo'nalishiga ta'sir qiladi, chunki u ham jalb qiladi. matematik mayatnik, tortishish tezlanishini o'lchaydigan usul.

Adabiyotlar ro'yxati

1. Tixomirova S.A., Yavorskiy B.M. Fizika ( ning asosiy darajasi) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshteyn L.E., Dik Yu.I. Fizika 10-sinf. - M.: Mnemosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizika - 9, Moskva, Ta'lim, 1990 yil.

Uy vazifasi

1. Erkin tushish qanday harakat turi hisoblanadi?
2. Erkin tushishning qanday xususiyatlari bor?
3. Qanday tajriba shuni ko'rsatadiki, Yerdagi barcha jismlar bir xil tezlanish bilan tushadi?

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

Klassik mexanikada gravitatsion maydonda erkin harakatlanuvchi jismning holati deyiladi erkin tushish. Agar jism atmosferaga tushib qolsa, unga qoʻshimcha tortish kuchi taʼsir qiladi va uning harakati nafaqat tortishish tezlanishiga, balki uning massasi, koʻndalang kesimi va boshqa omillarga ham bogʻliq boʻladi. Biroq, vakuumga tushgan jismga faqat bitta kuch, ya'ni tortishish ta'sir qiladi.

Erkin yiqilish misollari past Yer orbitasidagi kosmik kemalar va sun'iy yo'ldoshlardir, chunki ular bitta kuchga bo'ysunadi - Yerning tortishish kuchi. Quyosh atrofida aylanadigan sayyoralar ham erkin tushishda. Past tezlikda erga tushgan narsalarni ham erkin yiqilgan deb hisoblash mumkin, chunki bu holda havo qarshiligi ahamiyatsiz va e'tiborsiz qolishi mumkin. Agar jismlarga ta'sir qiladigan yagona kuch tortishish bo'lsa va havo qarshiligi bo'lmasa, tezlanish barcha jismlar uchun bir xil bo'ladi va Yer yuzasida sekundiga 9,8 metr (m/s²) yoki Yer yuzasida tortishish tezlashishiga teng bo'ladi. sekundiga 32,2 fut (ft/s²). Boshqa astronomik jismlar yuzasida tortishishning tezlashishi boshqacha bo'ladi.

Parashyutchilar, albatta, parashyut ochilishidan oldin ular erkin yiqilishda bo'lishlarini aytishadi, lekin aslida parashyutchi hech qachon erkin yiqilishda bo'lolmaydi, hatto parashyut hali ochilmagan bo'lsa ham. Ha, "erkin tushishda" parashyutchiga tortishish kuchi ta'sir qiladi, lekin unga qarama-qarshi kuch ham ta'sir qiladi - havo qarshiligi va havo qarshiligi kuchi tortishish kuchidan bir oz kamroq.

Agar havo qarshiligi bo'lmasa, jismning erkin tushishdagi tezligi har soniyada 9,8 m/s ga oshadi.

Erkin tushayotgan jismning tezligi va masofasi quyidagicha hisoblanadi:

v₀ - dastlabki tezlik (m/s).

v- oxirgi vertikal tezlik (m/s).

h₀ - boshlang'ich balandligi (m).

h- tushish balandligi (m).

t- tushish vaqti (lar).

g- erkin tushish tezlashishi (Yer yuzasida 9,81 m/s2).

Agar v₀=0 va h₀=0, bizda:

agar erkin tushish vaqti ma'lum bo'lsa:

agar erkin tushish masofasi ma'lum bo'lsa:

agar erkin tushishning yakuniy tezligi ma'lum bo'lsa:

Ushbu formulalar qo'llaniladi bu kalkulyator erkin tushish.

Erkin yiqilishda, tanani qo'llab-quvvatlovchi kuch bo'lmasa, vaznsizlik. Og'irliksizlik - poldan, stuldan, stoldan va boshqa atrofdagi narsalardan tanaga ta'sir qiluvchi tashqi kuchlarning yo'qligi. Boshqacha qilib aytganda, reaktsiya kuchlarini qo'llab-quvvatlash. Odatda bu kuchlar tayanch bilan aloqa qilish yuzasiga perpendikulyar yo'nalishda va ko'pincha vertikal ravishda yuqoriga qarab harakat qiladi. Og'irliksizlikni suvda suzishga qiyoslash mumkin, ammo teri suvni sezmaydigan tarzda. Dengizda uzoq vaqt suzgandan so'ng qirg'oqqa borganingizda, o'z vazningizni his qilishni hamma biladi. Shuning uchun suv havzalari kosmonavtlar va astronavtlarni tayyorlashda vaznsizlikni taqlid qilish uchun ishlatiladi.

Gravitatsion maydonning o'zi tanangizga bosim yarata olmaydi. Shuning uchun, agar siz shu holatda bo'lgan katta ob'ektda (masalan, samolyotda) erkin yiqilish holatida bo'lsangiz, tanangizga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi. tashqi kuchlar tananing tayanch bilan o'zaro ta'siri va vaznsizlik hissi paydo bo'ladi, deyarli suvda bo'lgani kabi.

Nol tortishish sharoitida mashq qilish uchun samolyot kosmonavtlar va kosmonavtlarni tayyorlash, shuningdek, turli tajribalarni o'tkazish uchun qisqa muddatli vaznsizlikni yaratish uchun mo'ljallangan. Bunday samolyotlar bir qancha mamlakatlarda ishlatilgan va hozirda qo'llanilmoqda. Qisqa vaqt ichida, har bir parvoz daqiqasida taxminan 25 soniya davom etadigan samolyot vaznsizlik holatida, ya'ni yo'lovchilar uchun yer reaktsiyasi yo'q.

Og'irliksizlikni taqlid qilish uchun turli xil samolyotlar ishlatilgan: SSSR va Rossiyada 1961 yildan beri Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK va Il-76MDK modifikatsiyalangan ishlab chiqarish samolyotlari ishlatilgan. Qo'shma Shtatlarda astronavtlar 1959 yildan beri modifikatsiyalangan AJ-2, C-131, KC-135 va Boeing 727-200 samolyotlarida mashq qildilar. Evropada Milliy markaz kosmik tadqiqotlar(CNES, Frantsiya) Airbus A310 samolyotidan nol tortishishsiz mashg'ulotlar uchun foydalanadi. Modifikatsiya yonilg'i, gidravlika va boshqa ba'zi tizimlarni qisqa muddatli vaznsizlik sharoitida normal ishlashini ta'minlash uchun o'zgartirish, shuningdek, samolyot tezlashishiga (2G gacha) bardosh bera oladigan qanotlarni mustahkamlashdan iborat.

Garchi ba'zan davomida erkin tushish sharoitlarini tasvirlashda kosmik parvoz Yer atrofidagi orbitada ular tortishishning yo'qligi haqida gapirishadi, albatta tortishish har qanday narsada mavjud kosmik kema. Yo'qolgan narsa og'irlik, ya'ni qo'llab-quvvatlovchining joylashgan narsalarga reaktsiya kuchi kosmik kema, ular kosmosda tortishish kuchi tufayli bir xil tezlanish bilan harakat qiladi, bu Yerdagidan bir oz kamroq. Masalan, 350 km balandlikdagi past Yer orbitasida, unda Xalqaro Kosmik stansiya(ISS) Yer atrofida uchadi, tortishish tezlashishi 8,8 m / s² ni tashkil qiladi, bu Yer yuzasiga qaraganda atigi 10% kamroq.

Ob'ektning haqiqiy tezlanishini tavsiflash uchun (odatda samolyot) Er yuzasiga erkin tushishning tezlashishi haqida odatda maxsus atama qo'llaniladi - ortiqcha yuk. Agar siz yotgan bo'lsangiz, o'tirsangiz yoki yerda tursangiz, tanangiz 1 g kuchga bo'ysunadi (ya'ni, yo'q). Agar siz uchayotgan samolyotda bo'lsangiz, taxminan 1,5 G ni boshdan kechirasiz. Agar bir xil samolyot muvofiqlashtirilgan tor radiusli burilishni amalga oshirsa, yo'lovchilar 2 g gacha bo'lishi mumkin, ya'ni ularning vazni ikki baravar ko'paygan.

Odamlar ortiqcha yuk bo'lmagan (1 g) sharoitida yashashga odatlangan, shuning uchun har qanday ortiqcha yuk inson tanasiga kuchli ta'sir qiladi. Xuddi nol tortishish kuchiga ega bo'lgan laboratoriya samolyotlarida bo'lgani kabi, suyuqlik bilan ishlaydigan barcha tizimlar nol-g va hatto salbiy-g sharoitida to'g'ri ishlashi uchun o'zgartirilishi kerak bo'lgani kabi, odamlar ham bunday sharoitlarda omon qolish uchun yordam va shunga o'xshash "o'zgartirish" ga muhtoj. O'qitilmagan odam 3-5 g ortiqcha yuk bilan (ortiqcha yuklanish yo'nalishiga qarab) ongni yo'qotishi mumkin, chunki bunday ortiqcha yuk miyani kisloroddan mahrum qilish uchun etarli, chunki yurak uni etarli darajada qon bilan ta'minlay olmaydi. Shu munosabat bilan harbiy uchuvchilar va kosmonavtlar sentrifugalarda mashq qiladilar yuqori ortiqcha yuk sharoitlari ular davomida ongni yo'qotishning oldini olish. Ish sharoitida halokatli bo'lishi mumkin bo'lgan qisqa muddatli ko'rish va ongni yo'qotishning oldini olish uchun uchuvchilar, kosmonavtlar va kosmonavtlar balandlikni to'ldiruvchi kostyumlar kiyadilar, ular ortiqcha yuk paytida miyadan qon oqimini cheklaydilar, bu esa butun bo'ylab bir xil bosimni ta'minlaydi. inson tanasining yuzasi.

Klassik mexanikada gravitatsion maydonda erkin harakatlanuvchi jismning holati deyiladi erkin tushish. Agar jism atmosferaga tushib qolsa, unga qoʻshimcha tortish kuchi taʼsir qiladi va uning harakati nafaqat tortishish tezlanishiga, balki uning massasi, koʻndalang kesimi va boshqa omillarga ham bogʻliq boʻladi. Biroq, vakuumga tushgan jismga faqat bitta kuch, ya'ni tortishish ta'sir qiladi.

Erkin tushishga misol qilib, past Yer orbitasidagi kosmik kemalar va sun'iy yo'ldoshlarni keltirish mumkin, chunki ularga ta'sir qiluvchi yagona kuch tortishishdir. Quyosh atrofida aylanadigan sayyoralar ham erkin tushishda. Past tezlikda erga tushgan narsalarni ham erkin yiqilgan deb hisoblash mumkin, chunki bu holda havo qarshiligi ahamiyatsiz va e'tiborsiz qolishi mumkin. Agar jismlarga ta'sir qiladigan yagona kuch tortishish bo'lsa va havo qarshiligi bo'lmasa, tezlanish barcha jismlar uchun bir xil bo'ladi va Yer yuzasida sekundiga 9,8 metr (m/s²) yoki Yer yuzasida tortishish tezlashishiga teng bo'ladi. sekundiga 32,2 fut (ft/s²). Boshqa astronomik jismlar yuzasida tortishishning tezlashishi boshqacha bo'ladi.

Parashyutchilar, albatta, parashyut ochilishidan oldin ular erkin yiqilishda bo'lishlarini aytishadi, lekin aslida parashyutchi hech qachon erkin yiqilishda bo'lolmaydi, hatto parashyut hali ochilmagan bo'lsa ham. Ha, "erkin tushishda" parashyutchiga tortishish kuchi ta'sir qiladi, lekin unga qarama-qarshi kuch ham ta'sir qiladi - havo qarshiligi va havo qarshiligi kuchi tortishish kuchidan bir oz kamroq.

Agar havo qarshiligi bo'lmasa, jismning erkin tushishdagi tezligi har soniyada 9,8 m/s ga oshadi.

Erkin tushayotgan jismning tezligi va masofasi quyidagicha hisoblanadi:

v₀ - dastlabki tezlik (m/s).

v- oxirgi vertikal tezlik (m/s).

h₀ - boshlang'ich balandligi (m).

h- tushish balandligi (m).

t- tushish vaqti (lar).

g- erkin tushish tezlashishi (Yer yuzasida 9,81 m/s2).

Agar v₀=0 va h₀=0, bizda:

agar erkin tushish vaqti ma'lum bo'lsa:

agar erkin tushish masofasi ma'lum bo'lsa:

agar erkin tushishning yakuniy tezligi ma'lum bo'lsa:

Ushbu formulalar ushbu erkin tushish kalkulyatorida qo'llaniladi.

Erkin yiqilishda, tanani qo'llab-quvvatlovchi kuch bo'lmasa, vaznsizlik. Og'irliksizlik - poldan, stuldan, stoldan va boshqa atrofdagi narsalardan tanaga ta'sir qiluvchi tashqi kuchlarning yo'qligi. Boshqacha qilib aytganda, reaktsiya kuchlarini qo'llab-quvvatlash. Odatda bu kuchlar tayanch bilan aloqa qilish yuzasiga perpendikulyar yo'nalishda va ko'pincha vertikal ravishda yuqoriga qarab harakat qiladi. Og'irliksizlikni suvda suzishga qiyoslash mumkin, ammo teri suvni sezmaydigan tarzda. Dengizda uzoq vaqt suzgandan so'ng qirg'oqqa borganingizda, o'z vazningizni his qilishni hamma biladi. Shuning uchun suv havzalari kosmonavtlar va astronavtlarni tayyorlashda vaznsizlikni taqlid qilish uchun ishlatiladi.

Gravitatsion maydonning o'zi tanangizga bosim yarata olmaydi. Shuning uchun, agar siz katta ob'ektda (masalan, samolyotda) erkin yiqilish holatida bo'lsangiz, u ham bu holatda bo'lsa, tanangiz va tayanch o'rtasidagi o'zaro ta'sirning tashqi kuchlari tanangizga ta'sir qilmaydi va tuyg'u paydo bo'ladi. vaznsizlik paydo bo'ladi, deyarli suvda bo'lgani kabi.

Nol tortishish sharoitida mashq qilish uchun samolyot kosmonavtlar va kosmonavtlarni tayyorlash, shuningdek, turli tajribalarni o'tkazish uchun qisqa muddatli vaznsizlikni yaratish uchun mo'ljallangan. Bunday samolyotlar bir qancha mamlakatlarda ishlatilgan va hozirda qo'llanilmoqda. Qisqa vaqt ichida, har bir parvoz daqiqasida taxminan 25 soniya davom etadigan samolyot vaznsizlik holatida, ya'ni yo'lovchilar uchun yer reaktsiyasi yo'q.

Og'irliksizlikni taqlid qilish uchun turli xil samolyotlar ishlatilgan: SSSR va Rossiyada 1961 yildan beri Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK va Il-76MDK modifikatsiyalangan ishlab chiqarish samolyotlari ishlatilgan. Qo'shma Shtatlarda astronavtlar 1959 yildan beri modifikatsiyalangan AJ-2, C-131, KC-135 va Boeing 727-200 samolyotlarida mashq qildilar. Evropada Milliy kosmik tadqiqotlar markazi (CNES, Frantsiya) Airbus A310 samolyotidan tortishishsiz mashg'ulotlar uchun foydalanadi. Modifikatsiya yonilg'i, gidravlika va boshqa ba'zi tizimlarni qisqa muddatli vaznsizlik sharoitida normal ishlashini ta'minlash uchun o'zgartirish, shuningdek, samolyot tezlashishiga (2G gacha) bardosh bera oladigan qanotlarni mustahkamlashdan iborat.

Ba'zida Yer atrofida orbitada kosmik parvoz paytida erkin tushish shartlarini tavsiflashda ular tortishishning yo'qligi haqida gapirishlariga qaramay, tortishish har qanday kosmik kemada mavjud. Yetishmayotgan narsa - bu og'irlik, ya'ni kosmik kemadagi jismlarga tayanch reaktsiyasining kuchi, ular kosmosda tortishish kuchi tufayli bir xil tezlanish bilan harakatlanadi, bu Yerdagidan bir oz kamroq. Masalan, Xalqaro kosmik stansiya (XKS) Yer atrofida aylanib yuradigan 350 km balandlikdagi Yer orbitasida tortishish tezlashuvi 8,8 m/s² ni tashkil etadi, bu Yer yuzasidagidan atigi 10% kam.

Ob'ektning (odatda samolyot) er yuzasida tortishish tezlashishiga nisbatan haqiqiy tezlashishini tavsiflash uchun odatda maxsus atama qo'llaniladi - ortiqcha yuk. Agar siz yotgan bo'lsangiz, o'tirsangiz yoki yerda tursangiz, tanangiz 1 g kuchga bo'ysunadi (ya'ni, yo'q). Agar siz uchayotgan samolyotda bo'lsangiz, taxminan 1,5 G ni boshdan kechirasiz. Agar bir xil samolyot muvofiqlashtirilgan tor radiusli burilishni amalga oshirsa, yo'lovchilar 2 g gacha bo'lishi mumkin, ya'ni ularning vazni ikki baravar ko'paygan.

Odamlar ortiqcha yuk bo'lmagan (1 g) sharoitida yashashga odatlangan, shuning uchun har qanday ortiqcha yuk inson tanasiga kuchli ta'sir qiladi. Xuddi nol tortishish kuchiga ega bo'lgan laboratoriya samolyotlarida bo'lgani kabi, suyuqlik bilan ishlaydigan barcha tizimlar nol-g va hatto salbiy-g sharoitida to'g'ri ishlashi uchun o'zgartirilishi kerak bo'lgani kabi, odamlar ham bunday sharoitlarda omon qolish uchun yordam va shunga o'xshash "o'zgartirish" ga muhtoj. O'qitilmagan odam 3-5 g ortiqcha yuk bilan (ortiqcha yuklanish yo'nalishiga qarab) ongni yo'qotishi mumkin, chunki bunday ortiqcha yuk miyani kisloroddan mahrum qilish uchun etarli, chunki yurak uni etarli darajada qon bilan ta'minlay olmaydi. Shu munosabat bilan harbiy uchuvchilar va kosmonavtlar sentrifugalarda mashq qiladilar yuqori ortiqcha yuk sharoitlari ular davomida ongni yo'qotishning oldini olish. Ish sharoitida halokatli bo'lishi mumkin bo'lgan qisqa muddatli ko'rish va ongni yo'qotishning oldini olish uchun uchuvchilar, kosmonavtlar va kosmonavtlar balandlikni to'ldiruvchi kostyumlar kiyadilar, ular ortiqcha yuk paytida miyadan qon oqimini cheklaydilar, bu esa butun bo'ylab bir xil bosimni ta'minlaydi. inson tanasining yuzasi.

Jismning erkin tushishi uning tortishish kuchi ta'sirida sodir bo'ladigan bir xildagi harakatidir. Ayni paytda tanaga ta'sir eta oladigan boshqa kuchlar yo yo'q yoki shunchalik kichikki, ularning ta'siri hisobga olinmaydi. Misol uchun, parashyutchi samolyotdan sakraganda, u sakrashdan keyin birinchi soniyalarda erkin tushadi. Ushbu qisqa vaqt oralig'i kosmik kemada kosmonavtlar boshdan kechirganiga o'xshash vaznsizlik hissi bilan tavsiflanadi.

Bu hodisaning kashf etilishi tarixi

Olimlar tananing erkin tushishi haqida o'rta asrlarda bilishgan: Saksoniyalik Albert va Nikolay Ores bu hodisani o'rganishgan, ammo ularning ba'zi xulosalari noto'g'ri edi. Masalan, ular tushgan og'ir jismning tezligi bosib o'tgan masofaga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ravishda ortadi, deb ta'kidladilar. 1545 yilda bu xatoni ispan olimi D.Soto tuzatib, tushayotgan jismning tezligi ushbu ob'ektning yiqilishi boshidan o'tgan vaqtga mutanosib ravishda ortib borishini aniqladi.

1590 yilda italyan fizigi Galileo Galiley yiqilgan jismning bosib o'tgan masofasining vaqtga aniq bog'liqligini belgilovchi qonunni ishlab chiqdi. Olimlar shuningdek, havo qarshiligi bo'lmasa, Yerdagi barcha jismlar bir xil tezlanish bilan tushishini isbotladilar, garchi u kashf etilishidan oldin og'ir jismlar tezroq qulashi umumiy qabul qilingan edi.

Yangi miqdor topildi - tortishishning tezlashishi, bu ikki komponentdan iborat: tortishish va markazdan qochma tezlanish. Gravitatsiya tezlanishi g harfi bilan belgilanadi va ega turli ma'no yer sharining turli nuqtalari uchun: 9,78 m/s 2 (ekvator uchun ko'rsatkich) dan 9,83 m/s 2 gacha (qutblarda tezlashuv qiymati). Ko'rsatkichlarning aniqligiga uzunlik, kenglik, kun vaqti va boshqa omillar ta'sir qiladi.

G ning standart qiymati 9,80665 m / s 2 deb hisoblanadi. Yuqori aniqlikni talab qilmaydigan fizik hisoblarda tezlanish qiymati 9,81 m/s 2 ga teng. Hisob-kitoblarni osonlashtirish uchun 10 m/s 2 ga teng g qiymatini olishga ruxsat beriladi.

Galiley kashfiyotiga muvofiq jismning qanday tushishini ko‘rsatish uchun olimlar quyidagi tajribani o‘rnatdilar: massalari har xil bo‘lgan jismlar uzun shisha nayga joylashtiriladi va trubadan havo chiqariladi. Shundan so'ng trubka aylantiriladi, barcha jismlar massasidan qat'i nazar, tortishish kuchi ta'sirida bir vaqtning o'zida trubaning tubiga tushadi.

Har qanday muhitda bir xil jismlar, tortishish kuchi bilan bir vaqtda joylashtirilganda, ularga qarshilik kuchi ta'sir qiladi, shuning uchun jismlar, ularning massasi, shakli va zichligiga qarab, turli vaqtlarda tushadi.

Hisoblash uchun formulalar

Erkin tushish bilan bog'liq turli ko'rsatkichlarni hisoblash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan formulalar mavjud. Ular quyidagilardan foydalanadilar shartli belgilar:

1. u - o'rganilayotgan jismning harakatlanish tezligi, m/s;
2. h - o'rganilayotgan jismning harakatlanadigan balandligi, m;
3. t - o'rganilayotgan tananing harakatlanish vaqti, s;
4. g - tezlashuv (doimiy qiymat 9,8 m / s 2 ga teng).

Tushayotgan jismning ma'lum yakuniy tezlikda va tushish vaqtida bosib o'tgan masofasini aniqlash formulasi: h = ut /2.

Yiqilgan jismning bosib o'tgan masofasini hisoblash formulasi doimiy qiymat g va vaqt: h = gt 2/2.

Ma'lum tushish vaqti bilan yiqilish oxirida tushayotgan jismning tezligini aniqlash formulasi: u = gt.

Agar o'rganilayotgan ob'ektning tushish balandligi ma'lum bo'lsa, uning tushishi oxiridagi tezligini hisoblash formulasi: u = √2 gh.

Agar siz chuqur kirmasangiz ilmiy bilim, erkin harakatning kundalik ta'rifi tananing harakatini nazarda tutadi yer atmosferasi, u atrofdagi havoning qarshiligi va tortishish kuchidan tashqari hech qanday begona omillar ta'sir qilmasa.

Turli vaqtlarda ko'ngillilar o'zaro raqobatlashib, shaxsiy eng yaxshi natijalarni ko'rsatishga harakat qilishadi. 1962 yilda SSSRdan kelgan sinov parashyutchisi Evgeniy Andreev Ginnesning rekordlar kitobiga kiritilgan rekord o'rnatdi: erkin yiqilishda parashyut bilan sakrashda u sakrash paytida tormoz parashyutidan foydalanmasdan 24500 m masofani bosib o'tdi.

1960 yilda amerikalik D.Kittinger 31 ming m balandlikdan parashyutda sakrashni amalga oshirdi, lekin parashyut-tormoz tizimidan foydalangan.

2005 yilda erkin yiqilish paytida rekord tezlik qayd etildi - 553 km/soat, etti yildan so'ng esa yangi rekord o'rnatildi - bu tezlik 1342 km/soatgacha oshirildi. Bu rekord avstriyalik parashyutchi Feliks Baumgartnerga tegishli bo‘lib, u o‘zining xavfli stunlari bilan butun dunyoga tanilgan.

Video

Jismlarning tushish tezligi haqida sizga ma'lumot beradigan qiziqarli va o'quv videosini tomosha qiling.