Beispiel für den freien Fall

Das freier Fall Es existiert, wenn ein Körper aus einer Höhe X mit einer Anfangsgeschwindigkeit von Null losgelassen wird und während des Sturzes eine Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft erfährt.

Das freier Fall der Körper ist eine physikalische Größe, die sich auf eine vertikale Bewegung nach unten bezieht, aus der Ruhe (Anfangsgeschwindigkeit = 0) und idealerweise ohne Hindernisse oder Umstände, die die Fahrt verlangsamen Bewegung. Alle Körper fallen mit der gleichen Geschwindigkeit in ein Vakuum. In der Luft macht sich diese Eigenschaft bei schweren Körpern bemerkbar, nicht aber bei leichten Körpern wie einem Baumblatt oder einem Papier, da die Luft Reibung erzeugt und einen Widerstand bietet, der die Beschleunigungsbewegung des Sturzes verlangsamt kostenlos.

Freier Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Aus praktischen Gründen berücksichtigen wir den Einfluss der Luftreibung nicht. Für die Berechnungen des freien Falls verwenden wir eine Konstante und drei Variablen. Die Konstante ist der Erdbeschleunigungswert (g), der g = 981cm / s. beträgt

² oder g = 9,81m / s². Das bedeutet, dass ein Körper jede Sekunde 9,81 Meter beschleunigt. Die erste Variable ist die Endgeschwindigkeit (v_oder oder v_F), das ist die Geschwindigkeit, die das Objekt am Ende der Fahrt erreicht. Eine weitere Variable ist die Zeit (t), also die Zeit, die vom Startpunkt bis zum Ende der Reise benötigt wird. Die dritte Variable ist die Höhe (h), also die Entfernung vom Startpunkt bis zum Ende der Route.

Wie wir sehen, hat der freie Fall die gleichen Komponenten wie die gleichmäßig beschleunigte Bewegung (MUA), und die Formeln sind äquivalent:

MUA <> FREIER HERBST
Beschleunigung (a) <> Schwerkraft (g)
Anfangsgeschwindigkeit (v_oder) <> Anfangsgeschwindigkeit (v_oder)
Feingeschwindigkeit (v_F) <> Endgeschwindigkeit (v_F)
Abstand (d) <> Höhe (a, h)
Zeit (t) <> Zeit (t)

Ebenso entsprechen die Formeln zur Lösung der Variablen für den freien Fall denen für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung.

MUA <> FREIER HERBST
Endgeschwindigkeit (bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 0):
V_F= a * t <> v_F= g * t
Zeit (bei einer Startgeschwindigkeit von 0):
t = v_F / a <> t = v_F/ g
Höhe (bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 0):
d = ½ at² <> h = ½ gt²

Der freie Fall kann mit einem ersten Schub kombiniert werden. In diesem Fall werden beide Bewegungen nach den Formeln der gleichmäßig beschleunigten Bewegung addiert:

MUA <> FREIER HERBST
Endgeschwindigkeit:
V_F= v_oder + (a * t) <> v_F= v_oder + (g * t)
Wetter:
t = (v_F - v_oder) / a <> t = (v_F- v_oder) / g
Änderungen:
d = v_odert + (½ at²) <> h = v_odert + (½ gt²)

Die konventionellen Einheiten für jedes Element sind:

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

Darüber hinaus können aus jeder der Variablen Diagramme erstellt werden. Die Zeit- und Beschleunigungsgraphen sind progressive gerade Linien in der kartesischen Ebene, während die Distanzgraphen gekrümmt sind.

Beispiele für Probleme im freien Fall:

Aufgabe 1: Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit eines Objekts im freien Fall, das aus der Ruhe beginnt und 5,5 Sekunden lang fällt. Grafik erstellen.

V_oder = 0

g = 9,81 m / s2

t = 5,5 s

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

Aufgabe 2: Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit eines Objekts im freien Fall, mit einem Anfangsimpuls von 11 m / s und fällt für 7,3 Sekunden. Grafik erstellen.

V_oder = 11

g = 9,81 m / s2

t = 7,3 s

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

Aufgabe 3: Berechnen Sie die Höhe, aus der ein frei fallender Gegenstand geworfen wurde, der 6,5 Sekunden benötigt, um den Boden zu treffen. Grafik erstellen.

V_oder = 0

g = 9,81 m / s2

t = 6,5 s

Formel = h = ½ gt² = .5* (9.81*6.5²) = 0,5 * 414,05 = 207,025 m

Aufgabe 4: Berechnen Sie die Höhe, aus der ein Objekt im freien Fall mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 10 m / s geworfen wurde, das 4,5 Sekunden brauchte, um den Boden zu treffen. Grafik erstellen.

V_oder = 10

g = 9,81 m / s2

t = 4,5 s

Formel = h = v_odert + (½ gt²) = (10*4.5) + (.5*[9.8*4.5²]) = 45 + .5* (9.81*6.5²) = 45 + (,5 * 198,45) = 45 + 99,225 = 144,225 m