Spadek swobodny

Najpierw samochód Filipa spadł z klifu. Następnie zadziała siła grawitacji,która przyciąga samochód. Jeśli pominiemy opór powietrza, jedyną siłą działającą na samochód jest grawitacja. Mówimy, że samochód jest w spadku swobodnym. Popatrzmy, jak samochód spada.

Oto w jakiej pozycji znajduje się samochód w każdej sekundzie. Widzisz, jak zwiększa się odległość między punktami? Samochód spada z coraz większą prędkością. Przyśpiesza poruszając się w dół. Przewińmy trochę do tyłu i wciśnijmy pauzę.

Samochód zaraz spadnie z krawędzi. Obok samochodu, z tej samej wysokości upuścimy kulę do kręgli. Samochód waży dwa tysiące kilogramów, a kula do kręgli 2 kilogramy. Samochód waży tysiąc razy więcej niż kula. Który z przedmiotów upadnie na ziemię pierwszy?

Zastanów się nad tym przez kilka sekund. Zatrzymaj film, jeśli chcesz przedyskutować to z kolegami z klasy. Aha. Przedmioty upadły na ziemię w tym samym czasie. Mniejsza i lżejsza kula spada z taką samą prędkością co samochód?

To znaczy, że przyśpieszenie jest takie samo dla obu przedmiotów, mimo że każdy z nich ma inną masę. Z drugiej zasady dynamiki Newtona wiemy, że siła działająca na przedmiot równa się masie tego przedmiotu pomnożonej przez przyśpieszenie. Masa samochodu jest większa, niż masa kuli. Tysiąc razy większa. Widzimy, że siła grawitacji, podobnie jak ciężar przedmiotu, jest większa dla samochodu, niż dla kuli.

Tysiąc razy większa. Siła grawitacji działająca na przedmiot zależy od masy tego przedmiotu. Im większa masa, tym większa siła grawitacji. Przyśpieszenie spowodowane grawitacją nazywane jest przyśpieszeniem grawitacyjnym. Zapisujemy je za pomocą małej litery g.

Przyśpieszenie grawitacyjne, g, wynosi na Ziemi około 9,8 metra na sekundę do kwadratu. Oznacza to, że wszystkie przedmioty w spadku swobodnym przyśpieszają, czyli zwiększają swoją prędkość o około 9,8 metra na sekundę, w każdej sekundzie. W pierwszej sekundzie przedmiot zwiększa swoją prędkość o 9,8 metra na sekundę. Po dwóch sekundach przedmiot zwiększa swoją prędkość o 9,8 pomnożone przez dwa metry na sekundę. Po trzech sekundach o 9,8 pomnożone przez trzy metry na sekundę.

Na podstawie tego możemy stworzyć wzór. Ponieważ prędkość, v, najwyraźniej równa się przyśpieszeniu grawitacyjnemu, g, pomnożonemu przez czas, t. V równa się g pomnożone przez t. Ten wzór obowiązuje dla wszystkich przedmiotów w spadku swobodnym. Jak szybko spadał samochód, kiedy uderzył w ziemię?

Możemy użyć wzoru, żeby to obliczyć. Samochód potrzebował sześciu sekund, żeby dotrzeć do ziemi. Więc czas t wynosi sześć. Następnie mnożymy czas przez przyśpieszenie grawitacyjne, g, czyli 9,8 metra na sekundę do kwadratu. Więc prędkość samochodu w momencie, kiedy uderza w ziemię to 58,8 metra na sekundę.

Co się stanie, jeśli samochód początkowo będzie poruszał się poziomo? Jak ten samochód jadący z dużą prędkością po klifie... W momencie, w którym samochód przekracza krawędź klifu, zaczyna przyciągać go w dół siła grawitacji. Samochód nadal porusza się poziomo z taką samą prędkością, którą miał w momencie zjechania z klifu. Ruch poziomy, wraz ze stałą prędkością i ruchem pionowym mającym przyśpieszenie powodują, że samochód porusza się po łuku.

Samochód uderzy w ziemię po takim samym czasie, jak przy pierwszym upadku. Zapewnia to przyśpieszenie grawitacyjne i tak dzieje się zawsze. Oczywiście samochód nie wyląduje w tym samym miejscu. Za każdym razem, gdy coś jest wystrzeliwane lub wyrzucane w powietrze, opisujemy ten ruch jako ruch poziomy. W przypadku samochodu Filipa mamy doczynienia z oporem powietrza, który spowalnia ruch samochodu w dół.

Więc nie jest on tak do końca w swobodnym spadku, to znaczy, że przyśpiesza trochę wolniej, niż 9,8 metra na sekundę do kwadratu. Ale... spada... I w końcu samochód... eksploduje.

Ale nie martw się Filipie. To tylko kreskówka. Trudno to wytłumaczyć... W każdym razie, w następnym filmiku wszystko powróci do noralności.