Voľný pád vo fyzike s výpočtami; Vzorce · s videom
Ak ste už boli na zoskoku padákom, máte voľný pád už zažil na vlastnom tele! V tomto článku vysvetlíme, čo je voľný pád a ako vyzerá jeho vzorec.
Chcete sa rýchlo a ľahko dostať k najdôležitejším veciam voľného pádu Formulár videa rozumieť? Potom sa pozrite na naše súvisiace Teória video o.
Pre jedného praktické využitie voľného pádu sú naše Videá do a Cvičenie a trochu zložitejšia Písomná skúška dobre.
Fyzika voľného pádu
Voľný pád je jeden z fyziky Klesajúci pohyb. Týmto letí fyzický objekt k zemi. The Gravitácia ako neustále zrýchlenie a Odpor vzduchu, the Vztlak a Coriolisova sila sa používa na výpočty zanedbané. Priestorový faktor .
Je tiež potrebné spomenúť, že Faktor zrýchlenia sa môžu líšiť v závislosti od miesta na zemi. Väčšinou však vychádza z hodnoty paušál. Hodnota sa tiež mení, keď sa objekt pohybuje smerom k Zemi. Ale tento prípad je tu tiež znázornený zjednodušeným spôsobom.
Vzorec voľného pádu
Pred zobrazením presných vzorcov sa zobrazí Pohybové diagramy voľného pádu. V nich je os polohy alebo vzdialenosti často orientovaná nadol. To má pozadie, tam je zadarmo prípade cesta smerom dole je orientovaný, a tým vlastne klesá. To, ako si zvolíte os, je na vás. Ukážeme vám obe možnosti.
Existujú tiež tri rôzne typy Zastúpenie voľného pádu.
Zákon o akcelerácii času voľným pádom
Prvý popis voľný pád môže s pomocou Zákon o časovej akcelerácii vyrobené. Zrýchlenie je tu dané parametrom Zrýchlenie v dôsledku gravitácie. Toto je možné znázorniť na diagrame nasledujúcim spôsobom.
Vo voľnom páde cesta tiež často označovaná ako cesta s výška dá sa prirovnať. Teda na orientácia venovať pozornosť lokálnej osi. Ak smeruje nahor, zrýchlenie je negatívny, pretože cesta, t. j. výška, sa musí zmenšovať. The zrýchlenie môže robiť s negatívom Gravitácia byť stotožnený.
Zákon o voľnom páde
Voľný pád je možné vykonať pomocou Cestný čas popísané a tiež zobrazené v diagrame. Aj v našom videu rýchlosť pozrime sa bližšie na zákon. Ak sa chcete dozvedieť viac, prepojili sme to tu. Hovorí sa:
,
kde cesta, the Zrýchlenie v dôsledku gravitácie a čas je.
Vľavo Pohybový diagram ak je os y zobrazená naopak, dôjde tiež k malej zmene vo vzorci. Je to z Počiatočná výška krytá suma sa odpočíta. Môže byť napísané:
Na pohybovom diagrame vidno, že prekonaná vzdialenosť exponenciálne zmenil. To súvisí so skutočnosťou, že čím ďalej objekt letí Zrýchlenie sa zvyšuje a prekonáva tak čoraz viac vzdialeností v rovnakom čase.
Rýchlosť voľného pádu
Opis voľného pádu z hľadiska jeho rýchlosti funguje dva rôzne typy. Raz o tom Zákon o rýchlosti a čase a raz o tom Zákon o rýchlosti a vzdialenosti. Tieto dva zákony je možné zaznamenať aj do diagramu.
The Časová rýchlosť zákon vo voľnom páde vyzerá takto:
Matematicky môže byť formulovaný takto:
V prípade osi obrátenej dráhy stojí a záporné znamienko pred akceleráciou. To je potrebné zohľadniť aj v tomto vzorci.
Rýchlosť s umiestnením v tzv Zákon o miestnom čase prepojiť. Toto je nasledovné Sú definované:
To je prípad obrátenej priestorovej osi. Tu je Počiatočná výška a opäť cesta už pokrytá. Pre obyčajný druh platí:
Tu je potom prekonaná vzdialenosť.
Čas voľného pádu a pádu
Títo Zákony možno označiť ako vzorce voľného pádu. Jednotlivé výpočty je možné vložiť do seba a vyriešiť podľa premenných, ktoré hľadáte. Musíte však byť opatrní pri používaní Orientácia miestnej osi, pretože s tým sa menia vzorce. Napríklad čas pádu pre voľný pád objektu je možné určiť z predtým stanovených zákonov.
Je pozoruhodné, že Trvanie prípadu nie z Rozmery sledovaného objektu. Je to kvôli zanedbať z vonkajších síl, ako je odpor vzduchu. Voľný pád bude taký idealizovaný a zaobchádzalo sa s ním, akoby to prebiehalo vo vákuu. Tu sa telesá s rôznymi hmotnosťami dostanú na zem v rovnakom čase, ak začali na rovnakom mieste.
Vypočítajte voľný pád
A Nákladné lietadlo stratí počas letu kvôli poruche jeho dopravného systému poplatok. Toto padá 30 sekúnd vo voľnom páde. Ako rýchlo bude náklad a ktorý cesta vracia to späť v tejto dobe?
Najskôr Rýchlosť v majetku. Funguje to takto:
Za hodnoty, ktoré získate a rýchlosť 294,3 metra za sekundu, čo zodpovedá asi 1060.
Pre výpočet prejdená cesta možno použiť nasledujúci vzorec:
To je Cestný čas. S gravitačným zrýchlením a uplynutou dobou pádu sa dá určiť, že objekt je vzdialený cca 4,4 kilometra zakryl.
Použiteľnosť voľného pádu
Príklad sa nedá použiť týmto spôsobom realita prenášať. Za skutočných podmienok náklad voľne nedosiahne pri voľnom páde z lietadla. To preto, že Odpor vzduchu je za určitých podmienok zanedbateľná. Hmota vo voľnom páde v skutočnosti pôsobí proti akcelerácii odporu vzduchu. To sa zvyšuje s pribúdajúcimi rýchlosť štvorec až. To znamená, že rýchlosť sa nezvyšuje nekonečne, ale v určitom okamihu dosiahne jednu maximálne. Osoba v voľný pád dosahuje a maximálna rýchlosť od cca. .
Cvičenie voľného pádu
Aby sme si prehĺbili vedomosti z výpočtu voľného pádu, pozrime sa na jeden Cvičenie o.
Predstavte si nasledujúci scenár:
Jedného dňa sa rozhodnete pre zoskok padákom. Za týmto účelom ponúka letecká spoločnosť zoskoky z 2 000 metrov, 4 000 metrov, 6 000 metrov, 8000 metrov a 10 000 metrov. To naozaj chcete pri svojom výskoku Prelomte zvukovú bariéru a teda byť rýchlejší ako zvuk. Skok z 10 000 metrov je pre vás v skutočnosti príliš drahý, takže vyvstáva otázka:
Z akej výšky to by si musel Zanedbanie odporu vzduchu, zoskočiť? Môžete predpokladať, že kým otvoríte padák a spomalí vás to na pristávaciu rýchlosť, bude vám trvať 400 metrov. Aký skok by ste si teda museli zvoliť?
Riešenie tejto úlohy nájdete podrobnou výpočtovou metódou v našom Cvičebné video .
Úloha na skúšku z voľného pádu
Aby sme sa optimálne pripravili na ďalšiu skúšku, pozrime sa na náročnejšiu úlohu. To sa dá urobiť vo vašom Skúška Objaviť sa.
Predstavte si, že ste na dovolenke a prechádzate cez veľmi vysoký most. Naozaj to chceš vedieť ako vysoko tento most je. Napadne vám, že výšku mosta môžete určiť vyhodením kameňa z mosta. Povedané a hotovo! Po 10 sekundách budete počuť zvuk nárazu. Teraz vypočítajte Výška mosta, keď je rýchlosť zvuku približne 340 metrov za sekundu. Môžete zanedbať odpor vzduchu.
V našom videu pre Písomná skúška krok za krokom vysvetlíme, ako môžete na tejto úlohe pracovať.