Volný pád to je jeden z nejdůležitějších pojmů ve fyzice. Když mluvíme o volném pádu, máme na mysli pohyb těla, ke kterému dochází pod vlivem pouze gravitace. V tomto případě zvažte pád míče z výšky 25 metrů od země ve vertikálním směru.
Mnoho z nás si klade otázku: jaká bude rychlost míče v okamžiku jeho pádu na zem? Jaká bude doba pádu? Jaká bude vzdálenost, kterou míč za tu dobu urazil?
Abychom na tyto otázky odpověděli, musíme znát hodnotu zrychlení volného pádu v terénu, kde k tomuto pádu dochází. Je známo, že gravitace působící na těleso o hmotnosti 1 kilogram na zemském povrchu je přibližně 9,8 Newtonu. Právě tato hodnota se nazývá zrychlení volného pádu.
Co je volný pád?
K tomu dochází, když se předmět uvolní nebo vrhne svisle dolů poblíž zemského povrchu.
Během volného pádu se objekt zrychluje pod vlivem gravitace a jeho rychlost se postupně zvyšuje.
Zrychlení volného pádu na zemském povrchu je asi 9,8 metru za sekundu na druhou a je označeno jako g.
Podle zákona volného pádu budou všechny objekty bez ohledu na jejich hmotnost padat stejným zrychlením.
Volný pád je široce používán ve vědeckých a technických výpočtech, stejně jako ve sportovních disciplínách, jako je skákání do vody a gymnastika.
Popis a základní principy
1. Gravitace: míč je přitahován k zemi konstantní silou směřující dolů. Velikost této síly závisí na hmotnosti míče a zrychlení volného pádu.
2. Rychlost: v počátečním okamžiku je míč v klidu, ale po začátku volného pádu se začne zrychlovat s neustálým zrychlením rovným zrychlení volného pádu.
3. Čas pádu: doba, kterou míč potřebuje k dosažení země, závisí na výšce, ve které začíná pád, a zrychlení volného pádu. Vzorec pro výpočet doby pádu je t = sqrt (2h / g), kde T Je čas pádu, H je výška, g je zrychlení volného pádu.
4. Vzdálenost pádu: vzdálenost, kterou míč urazí při volném pádu, závisí také na výšce počáteční polohy. Vzorec pro výpočet vzdálenosti pádu je d = 1/2 * g * t^2, kde D je vzdálenost, t je čas pádu, g je zrychlení volného pádu.
Všechny tyto principy jsou základem pro popis a pochopení volného pádu míče svisle dolů ze země. Studium tohoto jevu umožňuje hlubší pochopení zákonů pohybu a vlivu gravitace na chování těles.
Zákony volného pádu
První zákon volného pádu: Všechna tělesa dopadající vertikálně blízko zemského povrchu mají stejné zrychlení volného pádu, přičemž toto zrychlení je přibližně 9,8 m/s2. Tato hodnota je označena symbolem g.
Druhý zákon volného pádu: Rychlost těla padajícího dolů se postupem času zvyšuje. Zrychlení volného pádu je konstantní a stejné, takže rychlost těla se bude s každou sekundou měnit stejně. Za každou další sekundu se rychlost zvyšuje o 9,8 m/s.
Třetí zákon volného pádu: Vzdálenost, kterou tělo urazilo při volném pádu, je úměrná čtverci času pádu. Vzdálenost se tedy zvýší, jak se čas prodlouží podle vzorce s = (1/2)gt2, kde S je ujetá vzdálenost, g je zrychlení volného pádu, T Je čas pádu.
Studium zákonů volného pádu umožňuje předpovědět pohyb tělesa v prostoru a dobu jeho pádu. Tyto zákony jsou základem nejen pro fyziku, ale pro mnoho dalších oblastí vědy a techniky.
Rychlost a zrychlení volného pádu
Zrychlení volného pádu na zemský povrch je přibližně 9,8 m / s2. To znamená, že rychlost objektu se při volném pádu zvyšuje o 9,8 m / s každou sekundu. Toto zrychlení lze také vyjádřit jako 9,8 m/s2 dolů nebo -9,8 m/s2 nahoru, protože zrychlení směřuje proti gravitaci.
Rychlost volného pádu se v průběhu času lineárně mění. To znamená, že rychlost pádu objektu se každou sekundu zvýší o stejnou hodnotu. Na začátku poklesu bude rychlost nulová, poté se zvýší úměrně času. Například za jednu sekundu bude rychlost 9,8 m/s, za dvě sekundy 19,6 m / s a tak dále.
Použití termínu "volný pád" znamená, že objekt padá pouze gravitací. V praxi však odpor vzduchu může mít významný vliv na pohyb objektu. Při přesnějších výpočtech se proto bere v úvahu i odpor vzduchu, což vede ke změně zrychlení a rychlosti volného pádu. V tomto článku však uvažujeme o idealizovaném modelu volného pádu bez ohledu na odpor vzduchu.
Vzorce pro výpočet pádu míče z výšky 25 metrů
Při výpočtu pádu míče z výšky 25 metrů lze použít následující vzorce:
- Vzorec volného pádu: t = √(2h/g) kde t Je čas pádu, h je výška pádu, g je zrychlení volného pádu (přibližné je 9,8 m / s2)
- Vzorec rychlosti míče při dosažení Země: v = gt kde v-rychlost míče při dosažení Země
- Vzorec cesty, kterou míč prošel: s = gt2 / 2 kde S je cesta, kterou míč prošel
- Vzorec kinetické energie míče při dosažení Země: Ek = mv2 / 2 kde ek-kinetická energie míče při dosažení Země, m-hmotnost míče, v - rychlost míče
Pomocí těchto vzorců lze vypočítat různé parametry pádu míče z výšky 25 metrů, jako je čas pádu, rychlost míče a cesta, kterou jím prošel. Při dosažení země lze také odhadnout kinetickou energii míče.