Что называют свободным падением

Свободное падение тел

Ускорение свободного падения

Проводя свои знаменитые опыты на Пизанской башне Галилео Галилей выяснил, что все тела, независимо от их массы, падают на Землю одинаково. То есть, для всех тел ускорение свободного падения одинаково. По легенде, ученый тогда сбрасывал с башни шары разной массы.

Ускорение свободного падения

Свободное падение тела

Рассмотрим простой пример свободного падения. Пусть некоторое тело падает с высоты h с нулевой начальной скоростью. Допустим мы подняли рояль на высоту h и спокойно отпустили его.

Так как начальна скорость равна нулю, перепишем:

Отсюда находится выражение для времени падения тела с высоты h :

Движение тела, брошенного вертикально вверх

Аналогично можно рассмотреть движение тела, брошенного вертикально вверх с определенной начальной скоростью. Например, мы бросаем вверх мячик.

Пусть ось координат направлена вертикально вверх из точки бросания тела. На сей раз тело движется равнозамедленно, теряя скорость. В наивысшей точки скорость тела равна нулю. Применяя формулы кинематики, можно записать:

Максимальная высота подъема тела, брошенного вертикально:

Третий график является продолжением первого. Падающее тело отскакивает от поверхности и его скорость резко меняет знак на противоположный. Дальнейшее движение тела можно рассматривать по второму графику.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

С задачей о свободном падении тела тесно связана задача о движении тела, брошенного под определенным углом к горизонту. Так, движение по параболической траектории можно представить как сумму двух независимых движений относительно вертикальной и горизонтальной осей.

Условия для движения вдоль оси О Х :

Условия для движения вдоль оси O Y :

Приведем формулы для движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Дальность полета тела:

Максимальная высота подъема:

Источник

Что называют свободным падением

Свободное падение тел.

Свободным падением называют падение тел в безвоздушном пространстве (вакууме) из состояния покоя (т. е. без начальной скорости) под действием притяжения Земли.

Падение тел является свободным лишь в том случае, когда на падающее тело действует только сила тяжести. Падение тел в воздухе можно приближенно считать свободным лишь при условии, что сопротивление воздуха мало и им можно пренебречь.

Свободное падение тел впервые исследовал Галилей, который установил, что свободно падающие тела движутся равноускоренно с одинаковым для всех тел ускорением.

В вакууме все тела независимо от их масс падают с одинаковым ускорением.

Ускорение свободного падения

В условиях идеального падения падающие с одинаковой высоты тела достигают поверхности Земли, обладая одинаковыми скоростями и затрачивая на падение одинаковое время.

При идеальном свободном падении тело возвращается на Землю со скоростью, величина которой равна модулю начальной скорости.

Время падения тела равно времени движения вверх от момента броска до полной остановки в наивысшей точке полета.

Только на полюсах Земли тела падают строго по вертикали. Во всех остальных точках планеты траектория свободно падающего тела отклоняется к востоку за счет силы Кариолиса, возникающей во вращающихся системах (т.е. сказывается влияние вращения Земли вокруг своей оси).

Движение с постоянным ускорением свободного падения

Движение с постоянным ускорением может быть как прямолинейным, так и криволинейным. Когда начальная скорость точки равна нулю или же направлена вдоль той же прямой, что и ускорение, то точка движется прямолинейно вдоль этой прямой. Если начальная скорость и ускорение не направлены по одной прямой, точка движется криволинейно.

Источник

Свободное падение тел

Свободным падением тел называют падение тел на Землю в отсутствие сопротивления воздуха (в пустоте). В конце XVI века знаменитый итальянский ученый Г.Галилей опытным путем с доступной для того времени точностью установил, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают на Землю равноускоренно, и что в данной точке Земли ускорение всех тел при падении одно и то же. До этого в течение почти двух тысяч лет, начиная с Аристотеля, в науке было принято считать, что тяжелые тела падают на Землю быстрее легких.

Простым примером свободного падения является падение тела с некоторой высоты h без начальной скорости. Свободное падение является прямолинейным движением с постоянным ускорением. Если направить координатную ось OY вертикально вверх, совместив начало координат с поверхностью Земли, то для анализа свободного падения без начальной скорости можно использовать формулу в 1.4, положив υ₀ = 0, y₀ = h, a = –g. Обратим внимание на то, что если тело при падении оказалось в точке с координатой y 0, a = –g. Это дает:

Через время υ₀ / g скорость тела υ обращается в нуль, т. е. тело достигает высшей точки подъема. Зависимость координаты y от времени t выражается формулой

Тело возвращается на землю (y = 0) через время 2υ₀ / g, следовательно, время подъема и время падения одинаковы. Во время падения на землю скорость тела равна –υ₀, т. е. тело падает на землю с такой же по модулю скоростью, с какой оно было брошено вверх.

Максимальная высота подъема

Графики скоростей для различных режимов движения тела с ускорением a = –g

На рис. 1.5.1 представлены графики скоростей для трех случаев движения тела с ускорением a = –g. График I соответствует случаю свободного падения тела без начальной скорости с некоторой высоты h. Падение происходило в течение времени t_п = 1 с. Из формул для свободного падения легко получить: h = 5 м (все числа в этих примерах округлены, ускорение свободного падения принято равным 10 м/с 2 ).

График II – случай движения тела, брошенного вертикально вверх с начальной скоростью υ₀ = 10 м/с. Максимальная высота подъема h = 5 м. Тело возвращается на землю через время t = 2 с.

График III – продолжение графика I. Свободно падающее тело при ударе о землю отскакивает (мячик), и его скорость за очень короткое время меняет знак на противоположный. Дальнейшее движение тела не отличается от случая II.

Задача о свободном падении тел тесно связана с задачей о движении тела, брошенного под некоторым углом к горизонту. Для кинематического описания движения тела удобно одну из осей системы координат (ось OY) направить вертикально вверх, а другую (ось OX) – расположить горизонтально. Тогда движение тела по криволинейной траектории можно представить как сумму двух движений, протекающих независимо друг от друга – движения с ускорением свободного падения вдоль оси OY и равномерного прямолинейного движения вдоль оси OX. На рис. 1.5.2 изображен вектор начальной скорости тела и его проекции на координатные оси.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту. Разложение вектора начальной скорости тела по координатным осям

Таким образом, для движения вдоль оси OX имеем следующие условия:

а для движения вдоль оси OY

Приведем здесь некоторые формулы, описывающие движение тела, брошенного под углом α к горизонту.

Время полета:

Дальность полета:

Максимальная высота подъема:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту, происходит по параболической траектории. В реальных условиях такое движение может быть в значительной степени искажено из-за сопротивления воздуха, которое может во много раз уменьшить дальность полета тела.

Источник

Свободное падение.

Падение тела, обусловленное притяжением Земли, при отсутствии начальной скорости и сопротивления воздуха считают свободным падением.

Проведем опыт. Возьмем свинцовый шарик, дробинку и перышко. Бросив их с высоты в несколько метров, мы увидим, что ускорения этих тел различны. Это объясняется тем, что на пути к земле телам приходится проходить сквозь воздух, который мешает их движению. Тот же опыт проведем в толстостенной стеклянной трубке длиной в 1 м, один конец которой запаян, а другой оснащен краном. Поместим все три предмета в трубку и быстро перевернем ее. Тела упадут на дно в разное время: сначала шарик, затем дробинка и, наконец, перо. Теперь откачаем из трубки воздух и снова перевернем ее. Все три тела упадут одновременно. Следовательно, в вакууме все тела падают с одинаковым ускорением.

Падение в вакууме, которому ничто не мешает, называют свободным падением.

В 1538 году итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642) установил, что все тела, независимо от их массы, при отсутствии сопротивления воздуха падают на землю с одинаковым ускорением, направленным вертикально вниз. Свободно падающее тело движется поступательно, прямолинейно и равноускоренно. Ускорение, с которым движется тело, называется ускорение свободного падения, обозначается буквой g.

При свободном падении тела с небольшой высоты h от поверхности Земли, сила притяжения практически постоянна, следовательно, ускорение свободного падения также постоянно.

Источник

Свободное падение

Свобо́дное падéние — равноускоренное движение, под действием силы тяжести. На поверхности Земли, на уровне моря, ускорение свободного падения меняется от 9,81 м/с² на полюсах до 9,78 м/с² на экваторе.

В частности парашютист, в течение нескольких первых секунд прыжка, находится практически в свободном падении.

Свободное падение возможно на поверхность любого тела, обладающего достаточной массой (планеты и их спутники, звезды, и т. п.).

На объекте, находящемся в состоянии свободного падения, все физические процессы протекают так же, как и в состоянии невесомости. Это используется, например, при тренировке космонавтов: самолёт с космонавтами набирает большую высоту и пикирует, в течение нескольких минут находясь в состоянии свободного падения, при этом космонавты и экипаж испытывают состояние невесомости.

Демонстрация явления свободного падения

Из длинной трубки откачивают воздух и помещают в неё несколько предметов разной массы. При переворачивании трубки, вне зависимости от массы, тела упадут на дно трубки одновременно.

Но если предметы будут находиться в какой либо среде, время падения будет отличаться. Оно зависит от совокупности соотношений объемов, геометрии форм, и материалов поверхности сравниваемых тел.

Рекорды свободного падения

В бытовом смысле под свободным падением обычно подразумевают движение в атмосфере Земли, когда на тело не действуют никакие сдерживающие или ускоряющие факторы, кроме силы тяжести и сопротивления воздуха.

Согласно Книге рекордов Гиннесса, Евгений Андреев установил мировой рекорд свободного падения, составляющий 24500 м, во время парашютного прыжка с высоты 25457 м, совершенного неподалеку от Саратова, 1 ноября 1962 года. При этом он не использовал тормозной парашют.

16 августа 1960 Джозеф Киттингер совершил рекордный прыжок с высоты 31 км с использованием тормозного парашюта.

В 2005 году Луиджи Кани установил мировой рекорд скорости (прыжок в тропосфере), достигнутой в свободном падении — 553 км/ч.

В 2012 году Феликс Баумгартнер установил новый мировой рекорд, развив в свободном падении скорость 1342 километра в час. [1]

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Свободное падение» в других словарях:

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ — СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ, движение тела без опоры в гравитационном поле. см. ГРАВИТАЦИЯ … Научно-технический энциклопедический словарь

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ — «СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ», СССР, Мосфильм, 1987, цв., 79 мин. Психологическая драма. В очередной раз успешно выступив на соревнованиях, пятеро парашютистов, провожая одного из друзей в аэропорт, стали свидетелями избиения парнишки. Не раздумывая,… … Энциклопедия кино

свободное падение — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN free fall … Справочник технического переводчика

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ — движение тела, происходящее под действием только силы (см.) этого тела; является равноускоренным движением. Ускорение, с которым падают на Землю тела в безвоздушном пространстве, называется ускорением свободного падения (см. (4)) … Большая политехническая энциклопедия

свободное падение — laisvasis kritimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free fall vok. freier Fall, m rus. свободное падение, n pranc. chute libre, f … Fizikos terminų žodynas

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ — движение тела, происходящее под действием только силы тяжести этого тела … Большой энциклопедический политехнический словарь

Свободное падение (значения) — Свободное падение: Свободное падение равноускоренное движение под действием силы тяжести при отсутствии сопротивления воздуха. Свободное падение (фильм, 1987) Свободное падение (фильм, 1993) (англ. Freefall) приключенческий фильм … Википедия

Свободное падение (фильм — Свободное падение (фильм, 1993) У этого термина существуют и другие значения, см. Свободное падение (значения). Свободное падение Freefall Жанр приключенческий фильм Режиссёр Джон Ирвин … Википедия

Свободное падение (роман) — Свободное падение Free Fall Автор: Уильям Голдинг Жанр: психологический роман … Википедия

Свободное падение (фильм) — Свободное падение (фильм, 1987) Свободное падение (фильм, 1994) Свободное падение (фильм, 1999) Свободное падение (фильм, 2001) Список статей об одноимённых фильмах Если вы попали сюда из … Википедия

Источник