Вільне падіння

Вільним падінням називають рух тіла тільки під дією тільки сили тяжіння. При такому русі прискорення однакове для всіх тіл, його називають прискоренням вільного падіння. Першим, хто визначив прискорення вільного падіння, був видатний італійський учений Галілео Галілей. Якщо взяти різні за масою і розмірами тіла та кинути їх з висоти кількох метрів, то ми побачимо, що прискорення цих тіл будуть різними. Але це пояснюється тим, що на шляху до землі тілам заважає повітря. Якщо б рух здійснювався у вакуумі, то прискорення всіх тіл було б однаковим.

Прискорення вільного падіння не однакове скрізь на Землі. Стандартне значення приблизно відповідає прискоренню падіння тіла на широті 45° і на висоті рівня моря. Відхилення від стандартної величини обумовлено низкою причин: Обертанням Землі. Внаслідок обертання Землі, за рахунок дії доцентрової сили, прискорення вільного падіння тіла на полюсах вище, ніж на екваторі. Формою Землі. Земля не ідеальна сфера, а має сплюснуту на полюсах форму. Висотою над рівнем моря. Неоднорідністю Землі. Чисельне значення прискорення вільного падіння на невеликих висотах h (в метрах) над рівнем моря на географічній широті φ можна отримати з наступної формули:

Визначення за законом всесвітнього тяжіння Згідно з законом всесвітнього тяжіння, другим законом Ньютона та не приймаючи до уваги обертання Землі, отримуємо: де r відстань між центрами тяжіння Землі та тіла, M маса Землі, m маса тіла, G гравітаційна стала. Таким чином, згідно з визначенням, отримуємо наступну формулу: з якої видно, що прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла m. Підставляючи відповідні значення до формули отримуємо: Це значення відрізняється від стандартного значення 9,80665 м/с2 за рахунок нехтування доцентровою силою.

Закон Галілея Усі тіла падають на поверхню землі при відсутності сили опору з однаковим прискоренням, тобто прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла

Кінематичне рівняння вільного падіння

Рух тіла кинутого вертикально

Рух тіла кинутого горизонтально Рух вздовж осі ОХ рівномірний Рух вздовж осі ОУ рівноприскорений

Рух тіла кинутого під кутом до горизонту

Вільне падіння можливо на поверхню будь-якого тіла, що володіє достатньою масою. Зокрема парашутист, протягом кількох перших секунд стрибка, знаходиться практично у вільному падінні.

На об'єкті, що знаходиться в стані вільного падіння, всі фізичні процеси протікають так само, як і в стані невагомості. Це використовується, наприклад, при тренуванні космонавтів: літак з космонавтами набирає велику висоту і пікірує, протягом декількох хвилин перебуваючи в стані вільного падіння, при цьому космонавти і екіпаж відчувають стан невагомості.

Демонстрація явища вільного падіння З довгої трубки відкачують повітря і поміщають в неї кілька предметів різної маси. При перевертанні трубки, незалежно від маси, тіла впадуть на дно трубки одночасно. Але якщо предмети будуть знаходитися в якій або середовищі, час падіння буде відрізнятися. Воно залежить від сукупності співвідношень об'ємів, геометрії форм, і матеріалів поверхні порівнюваних тел.

Трубка Ньютона

Рекорди вільного падіння У побутовому значенні під вільним падінням зазвичай мають на увазі рух в атмосфері Землі, коли на тіло не діють ніякі стримують або прискорюють фактори, крім сили тяжіння та опору повітря. 1.Згідно Книзі рекордів Гіннесса, Євген Андрєєв встановив світовий рекорд вільного падіння, що становить м, під час парашутного стрибка з висоти м, вчиненого неподалік від Саратова, 1 листопада При цьому він не використовував гальмівний парашут серпня 1960 Джозеф Кіттінгер здійснив рекордний стрибок з висоти 31 км з використанням гальмівного парашута. 3. У 2005 році Луїджі Кані встановив світовий рекорд швидкості (стрибок в тропосфері), досягнутої у вільному падінні км / год.