Eksempel på frit fald

Det frit fald Det eksisterer, når et legeme frigøres fra en højde X med en indledende hastighed på nul, og i løbet af efteråret får det acceleration på grund af tyngdekraften.

Det frit fald af legemer er en fysisk størrelse, der refererer til en lodret bevægelse nedad, startende fra hvile (starthastighed = 0), og ideelt set uden nogen hindring eller omstændigheder, der bremser bevægelse. Alle kroppe falder med samme hastighed i et vakuum. I luften er denne egenskab synlig for tunge kroppe, men ikke for lette kroppe, såsom et træblad eller en papir, fordi luften producerer friktion, hvilket giver en modstand, der nedsætter faldets accelerationsbevægelse ledig.

Frit fald er en ensartet accelereret bevægelse. Til praktiske formål tager vi ikke højde for effekten af ​​luftfriktion. For at udføre beregningerne for frit fald bruger vi en konstant og tre variabler. Konstanten er accelerationsværdien af ​​tyngdekraften (g), som er g = 981cm / s² eller g = 9,81m / s². Dette betyder, at en krop vil accelerere 9,81 meter hvert sekund. Den første variabel er den endelige hastighed (v

_eller eller v_F), som er den hastighed, som objektet når ved slutningen af ​​rejsen. En anden variabel er tid (t), som er hvor lang tid det tager at rejse fra startpunktet til slutningen af ​​rejsen. Den tredje variabel er højden (h), som er afstanden fra startpunktet til slutningen af ​​ruten.

Som vi kan se, har frit fald de samme komponenter som MUA (Uniformly Accelerated Motion), og formlerne er ækvivalente:

MUA <> GRATIS FALD
Acceleration (a) <> tyngdekraft (g)
Starthastighed (v_eller) <> Starthastighed (v_eller)
Fin hastighed (v_F) <> endelig hastighed (v_F)
Afstand (d) <> højde (a, h)
Tid (t) <> tid (t)

Ligeledes svarer formlerne til løsning af variablerne for frit fald til dem for ensartet accelereret bevægelse.

MUA <> GRATIS FALD
Endelig hastighed (ved en indledende hastighed på 0):
V_F= a * t <> v_F= g * t
Tid (for en starthastighed på 0):
t = v_F / a <> t = v_F/ g
Højde (ved en indledende hastighed på 0):
d = ½ ved² <> h = ½ gt²

Frit fald kan kombineres med et indledende skub. I dette tilfælde tilføjes begge bevægelser i overensstemmelse med formlerne for den ensartede accelererede bevægelse:

MUA <> GRATIS FALD
Endelig hastighed:
V_F= v_eller + (a * t) <> v_F= v_eller + (g * t)
Vejr:
t = (v_F - v_eller) / a <> t = (v_F- v_eller) / g
Ændrer:
d = v_ellert + (½ ved²) <> h = v_ellert + (½ gt²)

De konventionelle enheder for hvert element er:

g = m / s²
v_eller = m / s
v_F = m / s
h = m
t = s

Derudover kan der konstrueres grafer ud fra hver af variablerne. Tids- og accelerationsgraferne vil være progressive lige linjer i det kartesiske plan, mens afstandsgraferne bliver buede.

Eksempler på frit faldsproblemer:

Opgave 1: Beregn den endelige hastighed for et objekt i frit fald, der starter fra hvile og falder i 5,5 sekunder. Byg graf.

V_eller = 0

g = 9,81 m / s2

t = 5,5 sek

Formel v_F= g * t = 9,81 * 5,5 = 53,955 m / s

Opgave 2: Beregn den endelige hastighed af et objekt i frit fald med en indledende impuls på 11 m / s og falder i 7,3 sekunder. Byg graf.

V_eller = 11

g = 9,81 m / s2

t = 7,3 s

Formel = v_eller + (g * t) = 11 + (9,81 * 7,3) = 82,54 m / s

Opgave 3: Beregn højden, hvorfra et frit faldende objekt blev kastet, idet det tog 6,5 sekunder at ramme jorden. Byg graf.

V_eller = 0

g = 9,81 m / s2

t = 6,5 s

formel = h = ½ gt² = .5* (9.81*6.5²) =, 5 * 414,05 = 207,025 m

Opgave 4: Beregn højden, hvorfra et frit faldende objekt blev kastet, med en indledende hastighed på 10 m / s, som det tog 4,5 sekunder at ramme jorden. Byg graf.

V_eller = 10

g = 9,81 m / s2

t = 4,5 s

Formel = h = v_ellert + (½ gt²) = (10*4.5) + (.5*[9.8*4.5²]) = 45 + .5* (9.81*6.5²) = 45 + (, 5 * 198,45) = 45 + 99,255 = 144,255 m