§ 8. Свободное падение

Какое движение называют равноускоренным?

Чему равно ускорение свободного падения?

1. Вам хорошо известно, что тела падают на землю, если они не удерживаются опорой, нитью подвеса, рукой и т. п. При падении тела его скорость увеличивается, т. е. падение тел является ускоренным движением.

Если одновременно выпустить из рук с некоторой высоты одинакового размера металлический и бумажный кружки и наблюдать за их движением, то мы заметим, что металлический кружок упадёт на землю раньше бумажного. Можно предположить, что время падения тел зависит от их массы. Чтобы в этом убедиться, возьмём два одинаковых листа бумаги, один из них скомкаем и одновременно отпустим их из рук. Скомканный лист бумаги упадёт на землю раньше. Следовательно, разное время падения не связано с массой тел.

Очевидно, что скомканный лист бумаги и гладкий испытывают при падении разное сопротивление воздуха. Подтвердить это предположение можно экспериментально.

Возьмём толстостенную трубку, один конец которой запаян, а другой снабжён краном. В трубку вложены дробинка, кусочек пробки и птичье пёрышко (рис. 33).

Рис. 33

Если быстро перевернуть трубку, то эти тела упадут на её дно. Можно заметить, что дробинка упадёт раньше всех, а пёрышко — позже всех тел. Если теперь откачать из трубки воздух и, закрыв кран, вновь её перевернуть, то все три тела достигнут дна трубки одновременно, несмотря на то что они имеют разную форму и массу. Следовательно, все тела в безвоздушном пространстве (в вакууме) падают с одинаковым ускорением, которое называют ускорением свободного падения.

Падение тел в безвоздушном пространстве под действием силы тяжести называют свободным падением.

2. Свободное падение тел — движение равноускоренное. Ускорение свободного падения направлено всегда к центру Земли и имеет одинаковое для всех тел значение при их одинаковом начальном положении относительно поверхности Земли.

Действительно, как вам уже известно, модуль перемещения тела при равноускоренном движении без начальной скорости вычисляется по формуле: Из описанного выше опыта следует, что дробинка, кусочек пробки и птичье пёрышко за одинаковые промежутки времени совершают одинаковые перемещения, поэтому все они движутся с одинаковым ускорением.

Тело, брошенное вертикально вверх, тоже движется равноускоренно с ускорением свободного падения. В этом случае векторы скорости и ускорения тела направлены в противоположные стороны, а модуль скорости с течением времени уменьшается.

Продолжение >>>