Mekanikk for det frie fallet

M

Når et legeme faller fra en høyde H faller det fritt ned på grunn av tyngdekraften. Dette er i henhold til den første bevegelsesloven som sier at ethvert legeme er i hviletilstand eller er i en tilstand av jevn bevegelse til det blir påvirket av en ekstern kraft. Når man holder kroppen i en høyde H over jordoverflaten, utøver en kraft i motsatt retning for å forhindre at den faller. Så kroppen begynner å falle ned under den naturlige tyngdekraften.

Er dette ensartet bevegelse eller med andre ord dekker kroppen like lange avstander i like lange tidsintervaller ?. Nei, bevegelsen akselereres der akselerasjonen på grunn av tyngdekraften er lik 9,81 m/s * s. Med andre ord vil den dekke ulike avstander i like lange tidsintervaller når kroppen nærmer seg jordoverflaten.

La oss anvende newtons andre bevegelseslov på det fallende objektet. Når som helst er den ytre kraften på kroppen m * a. Her er a lik gravitasjonskraften for tiltrekning og dermed lik g. Så kraften til å trekke nedover er m * g.

La oss beregne tiden det tar å nå bakken fra høyden H.
Bevegelseslovene er S = u * t * t + 0,5 * g * t * t – (1)
Her er u starthastigheten og er lik 0.
S er den tilbakelagte distansen eller er lik H.
H = 0,5 * g * t * t eller H = 4,9 t * t. Dette kan også utledes ved å bruke lov om bevaring av energi. Så når som helst under fritt fall er den potensielle energien lik kinetisk energi 0,5 * m * v * v = m * g * h. v eller kroppens hastighet etter tid t under en akselerasjon på g kan beregnes som v = u + gt hvor u er starthastigheten. Så når kroppen bare slippes fra en høyde h er initialhastigheten 0. Så v = gt. Å bruke loven om bevaring av energi er 0,5 * m * g * g * t * t = m * g * h. Så h er 0,5 * g * t * t. Faktisk kan alle bevegelsesligningene utledes ved å bruke loven om bevaring av energi.

Så tiden det tar for en kropp å falle fra en høyde på 49 meter er kvadrat (10) sekunder, å falle fra en høyde på 100 meter er kvadrat (20,4) eller 4,51 sekunder. er 10 sekunder, så man kan forestille seg omfanget av den naturlige tyngdekraften.

Ved å bruke den samme ligningen (1) kan man beregne avstanden som en kropp har reist, si et halvt minutt. I løpet av et halvt minutt eller på 30 sekunder når et legeme jordoverflaten fra en høyde på 4410 meter eller 4,4 km. Det kan også sees at på 1 minutt eller på 60 sekunder kan et legeme falle fra en høyde på 17640 meter eller 17,64 kilometer. Man kan også umiddelbart verifisere at kroppen ikke tilbakelegger like lange avstander i like lange tidsintervaller.

Et annet interessant aspekt ved fritt fall er at bevegelsesligningene er uavhengige av massen. Men masse kan påvirke bevegelsen hvis det er motstand på grunn av vind og hvis overflaten av kroppen ikke er jevn. Dette kan føre til et trekk oppover, og bevegelsen er kanskje ikke jevn for alle masser. Men uten luftmotstand eller i vakuum vil bevegelsen være som beskrevet ovenfor.

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta