Хуткасць вольнага падзення

Вядома, што планета Зямля прыцягвае любое цела да свайго ядру пры дапамозе так званага гравітацыйнага поля. Гэта значыць, што чым больш адлегласць паміж целам і паверхняй нашай планеты, тым з большай сілай Зямля ўздзейнічае на яго, і тым выраженнее сіла цяжару.

На цела, якое падала вертыкальна ўніз, па-ранейшаму ўздзейнічае вышэйзгаданая сіла, дзякуючы дзеянню якой цела абавязкова ўпадзе ўніз. Застаецца адкрытым пытанне аб тым, якая будзе яго хуткасць пры падзенні? З аднаго боку, на прадмет аказвае ўплыў супраціў паветра, якое дастаткова моцна, з іншае - цела тым мацней прыцягваецца да Зямлі, чым яно ад яе далей. Першае - відавочна будзе з'яўляцца перашкодай і памяншаць хуткасць, другое - надаваць паскарэнне і павялічваць хуткасць. Такім чынам, узнікае іншае пытанне аб тым, ці магчыма менавіта свабоднае падзенне ў зямных умовах? Строга кажучы, свабоднае падзенне цела магчыма толькі ў вакууме, дзе адсутнічаюць перашкоды ў выглядзе супраціву патокаў паветра. Аднак у рамках сучаснай фізікі свабодным падзеннем цела прынята лічыць вертыкальнае рух, які не сустракае перашкод (супрацівам паветра пры гэтым можна занядбаць).

Уся справа ў тым, што стварыць умовы, дзе на які падае прадмет не ўздзейнічаюць іншыя сілы, у прыватнасці, той жа паветра, можна толькі штучна. Эксперыментальным шляхам было даказана, што хуткасць вольнага падзення цела ў вакууме заўсёды роўным адной і той жа колькасці па-за залежнасці ад вагі цела. Такое рух атрымаў назву роўнапаскоранага. Упершыню яно было апісана знакамітым фізікам і астраномам Галілеа Галілеем больш за 4 стагоддзі таму. Актуальнасць такіх высноў не страціла сваёй сілы па гэты дзень.

Як ужо было сказана, свабоднае падзенне цела ў рамках штодзённым жыцці - гэта ўмоўнае і не зусім карэктнае назву. Па факце ж хуткасць вольнага падзення любога цела нераўнамерная. Цела рухаецца з паскарэннем, за кошт чаго падобны рух апісваецца як прыватны выпадак роўнапаскоранага руху. Іншымі словамі, кожную секунду хуткасць цела будзе мяняцца. Маючы на ўвазе дадзеную агаворку, можна знайсці хуткасць вольнага падзення цела. Калі мы не надаём прадмеце паскарэння (гэта значыць не кідаем яго, а проста апускаем з вышыні), то яго пачатковая хуткасць будзе роўна нулю: Vo = 0. З кожнай секундай хуткасць будзе павялічвацца прапарцыйна які прайшоў часу і паскарэнню: gt.

Тут важна пракаментаваць ўвод зменнай g. Гэта - паскарэнне вольнага падзення. Раней намі ўжо было адзначана наяўнасць паскарэння пры падзенні цела ў нармальных умовах, г.зн. пры наяўнасці паветра і пры ўздзеянні сілы цяжару. Любое цела падае на Зямлю з паскарэннем, роўным 9,8 м / с2, па-за залежнасці ад яго масы.

Цяпер, маючы на ўвазе гэтую агаворку, выводзім формулу, якая дапаможа вылічыць хуткасць вольнага падзення цела:

V = Vo + gt.

Гэта значыць да пачатковай хуткасці (калі мы надавалі яе целе з дапамогай кіданне, штурхання ці іншых маніпуляцый) дадаем твор паскарэння вольнага падзення на тую колькасць секунд, якое спатрэбілася целе для таго, каб дасягнуць паверхні. Калі ж пачатковая хуткасць роўная нулю, то формула набывае выгляд:

V = gt.

Гэта значыць папросту твор паскарэння вольнага падзення на час.

Падобным чынам, ведаючы хуткасць вольнага падзення прадмета, можна вывесці час яго перамяшчэння або пачатковую хуткасць.

Варта таксама адрозніваць формулу для падліку хуткасці цела, кінутага пад вуглом да гарызонту, паколькі ў гэтым выпадку будуць дзейнічаць сілы, паступова запавольваюць хуткасць руху кінутага прадмета.

У выпадку, разгледжаным намі, на цела дзейнічае толькі сіла цяжару і супраціў паветраных патокаў, што, па вялікім рахунку, на змяненне хуткасці не ўплывае.