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📜  自由落体

📅  最后修改于: 2021-06-23 04:37:08             🧑  作者: Mango

总有两种情况掉到地上。一种是将某物扔到地上，例如扔一个球。另一种情况是，有东西掉在地上，例如，摔落球或不小心将手机从手中掉下来(这肯定会摔坏)。这两个案例是牛顿爵士发现的引力作用的证据。

什么是自由落体?

自由落体定义为仅在重力(行星地球提供的引力)的影响下物体的运动。想象一下一个物体掉落到地面(地球的表面)，没有其他因素，但是重力提供的加速度作用在该物体上，这种情况称为自由落体。

自由落体下物体的特性

  • 当物体处于自由落体状态时，初始速度(u)始终为零，因为仅在物体掉落时没有力作用在物体上。因此，u = 0。
  • 在自由落体下，除了重力以外，没有其他力作用在物体上，这意味着即使空气摩擦或空气阻力也被假定为零。
  • 物体开始经历恒定的加速度，该加速度等于由于重力引起的加速度(g = 9.8 m / sec 2 )。

重力加速度

它是地球中心提供的加速度。由于重力引起的加速度的值为通用常数，并且等于9.8 m / sec 2 。当一个物体仅由于重力而经历加速度时，这意味着它从零速度开始以每秒9.8 m / sec的速度不断增加其速度。

自由落体时的力量

自由落体中的力不过是物体与地球之间的重力作用。解决物体与地球之间的作用力时，由于物体相对于地球半径没有任何价值(R = 6378 km)，因此可以忽略物体下落的高度。

引力⇢ F = \frac{GMm}{(h+R)^2}

由于h << R

因此，可以忽略物体掉落的高度。

F = \frac{GMm}{R^2}

力定义为F = ma

在此，a ＝ g(由于重力引起的加速度)。

F = mg= \frac{GMm}{R^2}

mg= \frac{GMm}{R^2}

g= \frac{Gm}{R^2}

在哪里，

G =重力常数[6.67×10 -11 m 3 kg -1 s -2

m =物体的质量

R =地球半径(6378公里)

自由落体的引力表示

自由落体下主要观察到两个图形。一个是位置时间图，另一个是速度时间图。位置-时间图将显示一条曲线向下，因为该对象正在加速，由于初始速度为零，所以该图的起点将不会弯曲。由于加速度沿向下(负)方向，因此观察到速度-时间图具有负斜率。

自由落体的位置时间图

自由落体的速度-时间图

牛顿力学(自由落体条件下的运动方程)

当物体运动时，它是否以一维，二维，弹丸，自由落体等运动。如果它以恒定加速度运动，则由艾萨克·牛顿爵士(Isaac Newton)制定的运动方程式将应用于该对象。从这三个基本方程式中可以得出三个公式或三个运动方程式和自由落体方程式。这些都是，

自由落体条件

  • 初始速度(u)= 0
  • 加速度=重力加速度(g)

样本问题

问题1：两个物体放在一起，另一个物体比第一个重10倍，而第一个物体在10秒内掉落，另一个物体需要12秒才能掉落。在自由下落下，两者中的哪一个将获得更大的速度?

解决方案：

问题2：物体自由落体需要三个条件?

回答：

问题3：如果球需要9秒钟才能落到地面上，那么落球的高度是多少?球的质量是获得高度的重要因素吗?

解决方案：

问题4：当物体获得的速度为10m / sec时，物体的高度是多少?

解决方案：

问题5：自由落体的现实例子是什么?

回答：