Параграф 14 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

Свободное падение тел

Определение и условия свободного падения

Свободным падением называют движение тела под действием только силы тяжести. В реальной жизни, наблюдаемое падение не всегда является свободным из-за наличия сопротивления воздуха. Однако, если сопротивление пренебрежимо мало, то тело движется под действием силы тяжести практически в условиях свободного падения. Например, падение мелких предметов в условиях вакуума можно рассматривать как свободное падение. Это происходит, потому что только сила тяжести определяет ускорение и траекторию движения объекта.

Равномерное ускорение при свободном падении

Свободное падение характеризуется постоянным ускорением, которое обозначается буквой ggg и имеет значение около 9,8 м/с². Это ускорение действует одинаково на все тела, независимо от их массы и размера. Известно, что движение при этом происходит равномерно с увеличением скорости на каждый отрезок времени. Например, падение шарика, фотографируемого на равных промежутках времени, показывает равномерное изменение расстояний между позициями, что подтверждает постоянство ускорения.

Расчёт ускорения свободного падения

Выполняя расчёт, можно определить значение ускорения по формуле ​, где s — пройденное расстояние, а t — время. Например, для шарика, который прошёл 1,23 м за 0,5 с, ускорение будет равно 9,8 м/с², что соответствует стандартному значению ускорения свободного падения. Это демонстрирует, что любой предмет, падающий в условиях, близких к вакууму, будет двигаться с одинаковым ускорением.

Эксперимент с трубкой для проверки теории

Для проверки этой теории используют длинные стеклянные трубки, из которых выкачан воздух. В них одновременно помещают различные объекты — кусочки ваты, металлические монеты и другие предметы. При переворачивании трубки все тела начинают падать с одинаковым ускорением и достигают дна одновременно. Это опытно подтверждает, что в условиях отсутствия сопротивления воздуха все предметы движутся с равным ускорением независимо от их массы и формы.

Свободное падение в воздухе

На падение тел в воздухе влияет сопротивление среды, которое уменьшается при уменьшении площади объекта и увеличении его массы. Например, лёгкий кусочек ваты замедляется сопротивлением воздуха, а тяжёлый металлический шарик почти не испытывает его действия. Опыт Галилея, проведённый в Пизе, продемонстрировал, что предметы с разной массой падают с одинаковым ускорением, если пренебречь сопротивлением воздуха. Это наблюдение стало основой для теории равномерного ускорения тел при свободном падении.