Свободное падение
1. Вам хорошо известно, что тела падают на землю, если они не удерживаются опорой, нитью подвеса, рукой и т. п. При па¬дении тела его скорость увеличивается, т. е. падение тел является ускоренным движением.Свободное
Если одновременно выпустить из рук с некоторой высоты оди-накового размера металлический и бумажный кружки и наблю¬дать за их движением, то мы заметим, что металлический кружок упадет на землю раньше бумажного. Можно предположить, что время падения тел зависит от их массы. Чтобы в этом убедиться, возьмем два одинаковых листа бумаги, один из них скомкаем и одновременно отпустим их из рук. Скомканный лист бума-

ги упадет на землю раньше. Следовательно, разное вре¬мя падения не связано с массой тел.
Очевидно, что скомканный лист бумаги и гладкий испытывают при падении разное сопротивление возду¬ха. Подтвердить это предположение можно эксперимен¬тально.
Возьмем толстостенную трубку, один конец которой запаян, а другой снабжен краном. В трубку вложены дробинка, кусочек пробки и птичье перышко (рис. 33). Если быстро перевернуть трубку, то эти тела упадут на ее дно. Можно заметить, что дробинка упадет раньше всех, а перышко — позже всех тел. Если теперь откачать из трубки воздух и, закрыв кран, вновь ее перевернуть, то все три тела достигнут дна трубки одновременно, не¬смотря на то, что они имеют разную форму и массу. Сле¬довательно, все тела в безвоздушном пространстве (в ва-

кууме) падают с одинаковым ускорением, которое называют уско-рением свободного падения.
Падение тел в безвоздушном пространстве называют свободным падением.
2. Свободное падение тел — движение равноускоренное. Ус¬
корение свободного падения направлено всегда к центру Земли и
имеет одинаковое для всех тел значение при их одинаковом на¬
чальном положении относительно поверхности Земли.
Действительно, как вам уже известно, модуль перемещения тела при равноускоренном движении без начальной скорости вы-
at2 числяется по формуле: s =at^2/2 . Из описанного выше опыта следу-
ет, что дробинка, кусочек пробки и птичье перышко за одинако¬вые промежутки времени совершают одинаковые перемещения, поэтому все они движутся с одинаковым ускорением.
Тело, брошенное вертикально вверх, тоже движется равноус¬коренно с ускорением свободного падения. В этом случае векторы скорости и ускорения тела направлены в противоположные сторо¬ны, а модуль скорости с течением времени уменьшается.
3. Ускорение свободного падения обозначают буквой g.
Как вам известно из курса физики 7 класса, ускорение свободного
падения зависит от географической широты местности. На широте
Москвы вблизи поверхности Земли оно равно 9,81 м/с2. При реше¬
нии задач, если не требуется высокая точность результата, прини¬
мают g = 10 м/с2.
Ускорение свободного падения зависит от высоты тела над по-верхностью Земли. Чем выше поднято тело, тем слабее оно притяги-вается к Земле и тем меньше ускорение свободного падения. Напри¬мер, на высоте 10 км — максимальной высоте полета пассажирских самолетов — ускорение свободного падения равно 9,78 м/с2. Для вы¬сот, на которых летают современные истребители, ускорение свобод¬ного падения еще меньше. Так, на высоте 18 км оно равно 9,72 м/с2.
Еще меньшее значение ускорение свободного падения имеет на высотах, где расположены орбиты искусственных спутников Земли и космических станций. Так, максимальная высота первого искусствен-ного спутника Земли относительно уровня моря составляла 947 км. Ускорение свободного падения на этой высоте равно 7,41 м/с2.
4*1. Свободное падение изучал итальянский ученый, один из основоположников классической механики, Галилео Гали-
1 Звездочкой отмечены задания повышенной сложности.

лей (1564—1642) в конце XVI в. Он ронял с Пизанской башни од-новременно шар массой примерно 200 г и тело массой 40 кг, имею¬щее сигарообразную форму. Вопреки существовавшему в то время мнению, тела достигали поверхности Земли почти одновременно. Шар отставал всего на несколько сантиметров. У Галилея не было точных приборов, для измерения времени он использовал песоч¬ные часы, поэтому значение ускорения свободного падения было измерено им с большой погрешностью. В частности, в своей работе «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и ко-перниковой» Галилей утверждал, что тела падали с высоты 60 м в течение 5 с, и, исходя из этих данных, получил значение ускоре¬ния свободного падения почти в 2 раза меньше истинного.
Чтобы повысить точность эксперимента по изучению равноус-коренного движения и свободного падения, в частности, Галилей исследовал скольжение шаров с наклонной плоскости. Он экспе-риментально установил пропорциональность пройденного шаром пути квадрату времени и закон отношения путей, проходимых им за последовательные равные промежутки времени.

Комментарии запрещены.

Навигация по записям