Як розрахувати швидкість падіння


 

Падінням називають рух тіла в гравітаційному полі Землі. Його особливістю є те, що воно завжди відбувається з постійним прискоренням, яке дорівнює g ≈ 9,81 м / с ². Це потрібно враховувати і тоді, коли предмет кинутий горизонтально.



Вам знадобиться

— далекомір;
- Електронний секундомір;
- Калькулятор.

Інструкція

  1. Якщо тіло вільно падає з деякої висоти h, виміряйте її за допомогою далекоміра чи іншого пристосування. Розрахуйте швидкість падіння тіла v, знайшовши корінь квадратний з твору прискорення вільного падіння на висоту і число 2, v = √ (2 ∙ g ∙ h). Якщо перед початком відліку часу тіло вже мало швидкість v0, то до одержали результату додайте її значення v = √ (2 ∙ g ∙ h) + v0.
  2. Приклад. Тіло вільно падає з висоти 4 м при нульовій початковій швидкості. Яка буде його швидкість при досягненні земної поверхні? Розрахуйте швидкість падіння тіла за формулою, враховуючи, що v0 = 0. Проведіть підстановку v = √ (2 ∙ 9,81 ∙ 4) ≈ 8,86 м / с.
  3. Виміряйте час падіння тіла t електронним секундоміром в секундах. Знайдіть його швидкість в кінці відрізка часу, який тривав рух додавши до початкової швидкості v0 твори часу на прискорення вільного падіння v = v0 + g ∙ t.
  4. Приклад. Камінь почав падіння з початковою швидкістю 1 м / с. Знайдіть його швидкість через 2 с. Підставте значення вказаних величин в формулу v = 1 +9,81 ∙ 2 = 20,62 м / с.
  5. Розрахуйте швидкість падіння тіла, кинутого горизонтально. В цьому випадку його рух є результатом двох типів руху, в яких одночасно приймає участь тіло. Це рівномірний рух по горизонталі і рівноприскореного — по вертикалі. В результаті траєкторія тіла має вигляд параболи. Швидкість тіла в будь-який момент часу буде дорівнює векторній сумі горизонтальної та вертикальної складової швидкості. Оскільки кут між векторами цих швидкостей завжди прямий, то для визначення швидкості падіння тіла, кинутого горизонтально, скористайтесь теоремою Піфагора. Швидкість тіла дорівнюватиме кореню квадратному із суми квадратів горизонтальної та вертикальної складових в даний момент часу v = √ (v гір ² + v верт ²). Вертикальну складову швидкості розраховуйте за методикою, викладеною в попередніх пунктах.
  6. Приклад. Тіло кинуто горизонтально з висоти 6 м зі швидкістю 4 м / с. Визначте його швидкість при ударі об землю. Знайдіть вертикальну складову швидкості при ударі об землю. Вона буде такою ж, як якщо б тіло вільно падало з заданої висоти v верт = √ (2 ∙ g ∙ h). Підставте значення в формулу і отримаєте v = √ (v гір ² + 2 ∙ g ∙ h) = √ (16 + 2 ∙ 9,81 ∙ 6) ≈ 11,56 м / с.