Представление о том, что любой объект, оставленный без присмотра, падает на землю и что объекты, брошенные вверх, также падают обратно на землю, является общепринятым и объясняется гравитацией Земли. Особенно интересны для изучения законы свободного падения тел исключительно под действием земного притяжения. Однако повседневные наблюдения показывают, что в нормальных условиях тела падают иначе. Например, тяжелый мяч падает быстро, а легкий лист бумаги падает медленно и по сложной траектории.
Реальные условия падения тел
На характер, скорость и ускорение падающих тел в нормальных условиях влияют их вес, размер и форма. Очевидно, что движение этих тел нельзя назвать свободным падением под действием только земного притяжения. Эти различия можно отнести к сопротивлению воздуха, и при изучении свободного падения тел действием воздуха нужно пренебречь. Галилео Галилей был первым, кто реализовал эту идею. В 1583 г. он провел первые наблюдения за характеристиками свободного падения тяжелых и легких шаров одинакового диаметра в городе Пиза, Италия, и обнаружил, что все шары почти одновременно достигли земли.
Пизанская башня высотой 58 метров была построена в 1173 году с целью повышения репутации города. Эта башня, известная своим небольшим наклоном и поэтому называемая «падающей», была закончена в 1360 году. Открытия Галилея и известность башни принесли Пизе всемирное признание.
Законы свободного падения
Проведя множество экспериментов с объектами разных размеров и форм, Галилей пришел к выводу, что в вакууме, где нет воздуха, все тела будут падать одинаково.
Закон, открытый Галилеем, имеет большое значение и выражает важнейшее свойство материи. Он дает представление и помогает объяснить многие аспекты Вселенной и послужил основой для ньютоновской механики.
Доказательство законов Галилея о свободном падении тел — опыты Ньютона
Гипотеза Галилея, утверждавшая, что все тела падают в вакууме с одинаковой скоростью, не могла быть проверена при его жизни в 17 веке из-за отсутствия технологии создания безвоздушной среды.
Однако 80 лет спустя Исаак Ньютон провел эксперименты, подтвердившие гипотезу Галилея. Эксперименты Ньютона включали помещение различных предметов, таких как кусок свинца, пробка и ручка, в стеклянную трубку и наблюдение за их поведением при падении. Он обнаружил, что когда трубку наполняли воздухом, объекты падали с разной скоростью, но когда воздух откачивали, все они падали с одинаковой скоростью. Это помогло сделать гипотезу Галилея доказанной теорией.
Процесс падения тела при отсутствии сопротивления воздуха называется свободным падением.
Ускорение свободного падения.
Символ g часто используется для обозначения ускорения во время свободного падения. Вектор гравитационного ускорения \overrightarrow{g} всегда указывает вниз. Тела, находящиеся в свободном падении у поверхности земли, движутся с постоянным ускорением, что делает свободное падение тел классической иллюстрацией равноускоренного движения. Делая последовательность снимков мяча в свободном падении через заданные промежутки времени и анализируя различия в положении, можно убедиться, что движение равномерно ускорено. Благодаря этим наблюдениям можно рассчитать численное значение ускорения свободного падения.
Более точные измерения показывают, что скорость свободного падения неодинакова во всех точках земной поверхности и, следовательно, зависит от широты места. Например, ускорение свободного падения составляет 9,78049 м/с2 на 0° широты, 9,81924 м/с2 на 60° широты и 9,83221 м /с2 на 90° широты.
В результате скорость свободного падения выше у полюсов и постепенно уменьшается по мере приближения к экватору. Обычно для общих расчетов используют грубую оценку ускорения свободного падения, которая составляет g=9,8 м/с2, а иногда в определенных условиях указывается значение 10 м/с2.
Примеры решения задач
Тело расположено на высоте h. Наша цель — определить, сколько времени понадобится телу, чтобы упасть на землю, и какую скорость оно будет иметь при ударе. Начальная скорость тела равна нулю. Будет проанализировано движение тела относительно Земли. Падающее тело будет двигаться по прямой с равноускоренным нисходящим ускорением согласно формуле \displaystyle s=v_0 t+ \frac{at^2}{2}. Пройденное расстояние будет рассчитываться от начальной точки падения, а направление вниз будет считаться положительным.
Мы начнем отслеживать время с момента начала грехопадения. По условиям задачи, если t=0, то s_0=0 и v_0=0. Следовательно, перемещение и скорость тела можно вычислить по приведенным формулам:
s=\frac{gt^2}{2}; v=gt.
И в момент падения тела на Землю s=h.
Находим время t=\sqrt{\frac{2h}{g}} и скорость в момент падения v=\sqrt{2gh}.
интересно-но не для моего ума статья
Какой интересный у вас ум!
Хорошо все обьяснено для ребенка
Интересная статья про силу тяготения. А Пизанская башна сколько лет стоит и не падает, удивительно, но факт! А в безвоздушном пространстве все тела падают одинаково, почему так?
Вот вспомнила законы физики. Если бы так хорошо объясняли материал в те времена, когда я училась, то физика не казалась бы непостижимым предметом.
Очень интересная о законе притяжения земли. Иногда происходят вещи казалось бы необъяснимые с точки логики. Но наука все объясняет и становится понятны многие вещи. Нравится, познавательная статья.
Статья для школьного курса физики замечательная. Если бы сюда еще дети заходили, думаю для них было бы интересно.
Все так интересно и понятно написано. Всё это проходил на физике — одним из моих любимых школьных предметов.
Интересные факты о Пизанской башне я узнала! Физика вообще — умная наука. Как мне кажется — намного лучше математики.
Статья классная!..написана доступным языком, интересно. Я думаю, что для школьников средних классов, начинающих изучать физику, самое то!!!
А нам учитель в качестве дополнительного материала к изучению этой темы рекомендовал статью https://vk.com/doc445035808_617361348
Здравствуйте. Ваша «научная» статья совершенно ненаучная.)
Лучше опираться на научные данные, а не на домыслы временщиков. Читайте статьи классиков и те, которые являются классическими, в частности, на нашем сайте мы размещаем только такие статьи.
Кстати, так называемая, святая инквизиция никогда не предъявляла Галилео Галилею того обвинения, которое так рьяно пытается защитить в своей статье Попов. Вся статья построена на ложном фундаменте ради единственной выгоды — восхваления инквизиции. Выводы сделаны ошибочными, потому что рассуждения ошибочны.
Поэтому полагаю лучше вам изучать статьи на нашем сайте, или — читать проверенный годами учебник по физике. Ваш учитель не прав, что заставляет вас изучать статью ненаучного содержания, размещенную в VK.
По его несистемному изложению очевидно, что автор не только плавает в физике, но и совершенно не знает математики.
Так он на стр. 10 утверждает, что 1=-1, путем ложных рассуждений, записывая, что 1=√1, совершенно забывая, что √1=1 и √1=-1 (известное свойство квадратного корня в математике), потому что (-1)^2=1 и (1)^2=1, не понимая, что он доказывает именно вот это известное выражение. Вместо этого он полагает, что прекрасно доказал, что 1=-1). И делает вывод — «Вопреки распространённому убеждению о «точности» математики, легко показать, что это далеко не так. Даже такое простое преобразование убеждает нас в этом.»
И также во всем остальном. Ложные утверждения -> ложные выводы. Автору не хватило умного рецензента на его статью. Возможно, тогда она бы вообще не появилась на свет, а автору ее — Попову — не пришлось бы краснеть.
С уважением.
Спасибо, но в статье Попова математических ошибок нет, это подтвердил мне учитель математики. А в математике ошибок множество, в частности недостоверным является (-1) (-1) = 1. Это и обыгрывает Попов. И вообще, почти тоже самое, что и Попов, утверждает и доказывает Эйлер. Кажется вы недооценили статью Попова.
С уважением Борис
Вероятно ваш учитель математики тоже плохо знает математику.
Ну да, он закончил мехмат с отличием. Откуда у него могут быть знания по математике?
Формулу скорости тела падающего с высоты многие запоминают и пользуются, но когда их спрашивают, с какой скоростью вытекает струя воды из цистерны высотой 20 метров, которую на высоте 2 м продырявили пулей, говорят, что мы таких задач не решали. А это задача на скорость падения тела с высоты (20-2)=18 метров.