Движение тела с ускорением свободного падения

Задачи на Свободное падение с решениями

Формулы, используемые в 9 классе на уроках
«Задачи на Свободное падение тел».

Название величины Обозначение Единица измерения Формула
Время с
Проекция начальной скорости м/с
Проекция мгновенной скорости м/с
Проекция ускорения м/с2
Проекция перемещения м
Координата м

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача № 1.
 С балкона 8-го этажа здания вертикально вниз бросили тело, которое упало на землю через 2 с и при падении имело скорость 25 м/с. Какова была начальная скорость тела?

Задача № 2.
 Какой высоты достигнет мяч, брошенный вертикально вверх со скоростью 20 м/с? Сколько времени для этого ему понадобится?

Задача № 3.
 Мяч бросили вертикально вверх со скоростью 15 м/с. Через какое время он будет находиться на высоте 10 м?

Задача № 4.
 Через сколько секунд мяч будет на высоте 25 м, если его бросить вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с?Ответ: через 1 с и через 5 с.

Задача № 5.
 Лифт начинает подниматься с ускорением а = 2,2 м/с2. Когда его скорость достигла v = 2,4 м/с, с потолка кабины лифта оторвался болт. Чему равны время t падения болта и перемещение болта относительно Земли за это время? Высота кабины лифта Н = 2,5 м.

Ответ: 0,645 с; болт перемещается относительно Земли на 0,49 м вниз.

Задача № 6. (повышенной сложности)
 Одно тело свободно падает с высоты h1; одновременно с ним другое тело начинает движение с большей высоты h2. Какой должна быть начальная скорость v второго тела, чтобы оба тела упали одновременно?

Задача № 7. (олимпиадного уровня)
 Из окна, расположенного на высоте 30 м, начинает падать без начальной скорости тяжелый цветочный горшок. В этот момент точно под окном проезжает велосипедист. При какой скорости движения велосипедиста расстояние между ним и горшком будет все время увеличиваться?

Ответ: v > 17 м/с.

Задача № 8.
   ЕГЭ
 С воздушного шара, поднимающегося со скоростью v = 1 м/с, падает камень и достигает земли спустя t = 16 с. На какой высоте h находился шар в момент сбрасывания камня? С какой скоростью v камень упал на землю?

Задача № 9.
 На какой высоте скорость тела, брошенного вертикально вверх с начальной скоростью v, уменьшится в 4 раза?

Дано: Vo, V = Vo/4.
Найти: h — ?Решение:

Если принять, что g ≈ 10 м/с2 , то h = 15 • Vo^2 / 320 ≈ 0,047 • Vo^2.

Ответ: h = (15 • Vo^2) / (32 • g) ≈ 0,047 • Vo^2.

Краткое пояснение для решения ЗАДАЧИ на Свободное падение тел.

Свободное падение — это движение тела под действием силы тяжести (другие силы — сила сопротивления, выталкивающая сила — отсутствуют либо ими пренебрегают).

Так как сила тяжести направлена вниз, то ускорение, которое она сообщает телу, тоже направлено вниз. Свободное падение — это равноускоренное движение. Ускорение, сообщаемое телу силой тяжести, называют ускорением свободного падения. Оно одинаково для всех тел вблизи поверхности Земли и имеет значение 9,8 м/с2. При решении задач в большинстве случаев это число округляется до 10 м/с2.

При решении задач применяются формулы равноускоренного движения. Для нахождения проекций векторов координатную ось обычно обозначают буквой у, так как движение происходит по вертикали. Направляют ее вверх или вниз — как удобней при решении конкретной задачи. Скорость свободно падающего тела возрастает.

Движение тела, брошенного вертикально вверх — частный случай свободного падения. Только скорость тела уменьшается, так как оно движется против силы тяжести, и вектор начальной скорости и вектор ускорения противоположно направлены. Достигая некоторой точки (наивысшей точки подъема), тело на мгновение останавливается (в это время его скорость равна нулю), а затем начинает падать. Так как движение вверх и вниз происходит с одинаковым ускорением, то время подъема и время падения тела равны.

Если координатную ось направить вверх, то проекция ускорения будет отрицательна, если вниз — положительна. Но при любом направлении оси для падающего тела векторы ускорения и скорости сонаправлены, а для тела, брошенного вверх — противоположно направлены.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Свободное падение тел с решениями». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к теме: ЗАДАЧИ на применение Законов Ньютона
  • Посмотреть конспект по теме КИНЕМАТИКА: вся теория для ОГЭ (шпаргалка)
  • Вернуться к списку конспектов по Физике.
  • Проверить свои знания по Физике.

Быстрее света

Допустим, мы научились плавать, продолжая аналогию, сможем ли мы когда-нибудь покорить волны пространства-времени и начать путешествовать со сверхсветовой скоростью?

Устойчивая популярность сверхсветового движения, которая хотя и остается сугубо спекулятивной, не обходится без вспышек в темноте. Один из любопытных сценариев сверхсветового движения включает «варп-двигатель» вроде того, что был в сериале «Звездный путь». Так называемый двигатель Алькубьерре сжимает обычное пространства-времени, описанное эйнштейновской физикой, перед космическим кораблем, расширяя его позади. В результате судно остается в куске пространства-времени — варп-пузыре, пузыре деформации — который движется быстрее скорости света. При этом судно пребывает в состоянии покоя в обычном пространстве-времени, никак не нарушая фундаментальный предел световой скорости.

В чем подвох? Этот концепт требует экзотической формы материи, обладающей отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время. «Физика не запрещает отрицательную массу, — говорит Дэвис. — Но не знает таковых примеров и никогда не встречала ее в природе». Еще один подвох: работа ученых Сиднейского университета за 2012 год показала, что варп-пузырь будет собирать высокоэнергетические космические частицы, неизбежно взаимодействуя с содержимым Вселенной. Некоторые частицы могут проникнуть в сам пузырь, облучив корабль радиацией.

Скорость падения монетки мало зависит от высоты, с которой она падает

Интересно также и то, что в принципе скорость падения монеты, если рассчитывать ее полет в воздушном пространстве, а не в вакууме, вообще мало зависит от высоты, с которой она падает. Дело в том, что, согласно расчетам, монетка буквально через две-три секунды своего падения вообще перестанет набирать скорость, поскольку сопротивление воздуха уравновесит ускорение свободного падения. Таким образом, она приобретет скорость в 55-105 км/ч, еще находясь на уровне последнего этажа, и потом будет сохранять ее постоянной до самого столкновения с асфальтом или с головой идущего под зданием человека (кстати, падая с такой скоростью, все, что она причинит этому прохожему — так это не особенно сильный ушиб).

Получается, что совершенно неважно, с какой высоты монетка будет выброшена: ее конечная скорость при столкновении с асфальтом будет одинакова и в том случае, если она упадет с 380 метров, и в том, если ее выбросят с более меньшей высоты, например, в 100 метров. Кстати, именно этим и объясняется ситуация с каплями дождя — формируясь высоко над поверхностью Земли (на высоте, во много раз превышающей таковую Эмпайр Стейт Билдинг), они сразу же приобретают скорости 7 до 32 км/ч, которые сохраняют до момента приземления

Они также не могут разогнаться сильнее, поскольку после начала движения их ускорение уравновешивается сопротивлением воздуха. Но если бы они падали с такой высоты в вакууме, тогда их конечная скорость равнялась бы 500-700 км/ч, и в этом случае капля не только могла бы убить человека, но и пробить крышу здания!

К счастью, этого не происходит, потому что вокруг Земли есть атмосфера, состоящая из воздуха, способного сильно затормозить падение капель. И падение монетки, кстати, тоже. Поэтому не следует, проходя мимо Эмпайр Стейт Билдинг, опасаться, что вы можете пасть жертвой монетки, случайно выпавшей из кармана посетителя смотровой площадки.

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо

Что случится, когда ты бросишь монетку с небоскреба Бурдж-Халифа?

Куратор: Владимир Губарев

Примеры

Примеры объектов в свободном падении:

  • Космический аппарат (в пространстве) с тягой выключения (например , в непрерывной орбите или на суборбитальных траекториях ( баллистики ) поднимающиеся на несколько минут, а затем вниз).
  • Предмет упал на верхнюю часть капельной трубки .
  • Подброшенный вверх предмет или человек, спрыгивающий с земли на малой скорости (т. Е. Пока сопротивление воздуха незначительно по сравнению с весом).

Технически объект находится в свободном падении даже при движении вверх или мгновенно находится в состоянии покоя в верхней точке своего движения. Если гравитация — единственное действующее влияние, тогда ускорение всегда направлено вниз и имеет одинаковую величину для всех тел, обычно обозначаемую .
грамм{\ displaystyle g}

Поскольку все объекты падают с одинаковой скоростью в отсутствие других сил, объекты и люди будут испытывать невесомость в этих ситуациях.

Примеры предметов, не находящихся в свободном падении:

  • Полет на самолете: есть еще дополнительная подъемная сила .
  • Стоя на земле: силе тяжести противодействует нормальная сила земли.
  • Спуск на Землю с использованием парашюта, который уравновешивает силу тяжести с силой аэродинамического сопротивления (а в некоторых парашютах — с дополнительной подъемной силой).

Пример падающего парашютиста, который еще не развернул парашют, не считается свободным падением с точки зрения физики, поскольку он испытывает силу сопротивления , равную их весу, когда он достигает предельной скорости (см. Ниже).

Измеренное время падения небольшого стального шара, падающего с разной высоты. Данные хорошо согласуются с прогнозируемым временем падения , где h — высота, а g — ускорение свободного падения под действием силы тяжести.2часграмм{\ displaystyle {\ sqrt {2h / g}}}

Вблизи поверхности Земли объект, падающий в условиях свободного падения в вакууме, будет ускоряться примерно со скоростью 9,8 м / с 2 , независимо от его массы . При сопротивлении воздуха, действующему на объект, который был сброшен, объект в конечном итоге достигнет предельной скорости, которая составляет около 53 м / с (190 км / ч или 118 миль в час) для человека-парашютиста. Конечная скорость зависит от многих факторов, включая массу, коэффициент сопротивления и относительную площадь поверхности, и будет достигнута только при падении с достаточной высоты. Типичный парашютист в позе орла с распростертыми головами достигает предельной скорости примерно через 12 секунд, за это время он упадет примерно на 450 м (1500 футов).

2 августа 1971 года астронавт Дэвид Скотт продемонстрировал свободное падение на Луне . Он одновременно выпустил молот и перо с той же высоты над поверхностью Луны. Молоток и перо падали с одинаковой скоростью и одновременно ударялись о землю. Это продемонстрировало открытие Галилея, что при отсутствии сопротивления воздуха все объекты испытывают одинаковое ускорение силы тяжести. На Луне, однако, гравитационное ускорение составляет около 1,63 м / с 2 , или только около 1 / 6 ,   что на Земле.

Прыжок со стратосферы Феликса Баумгартнера

Этот прыжок Баумгартнер совершил 14 октября. Это прыжок наблюдали с Земли несколько камер, установленных в капсуле, они подавали изображение на гигантские экраны. Баумгартнер бросился вниз с различными датчиками размещенными на всем его теле, которые ежесекундно контролировали его состояние. Но что интересно, он определенное время крутился и сам этого не понимал, понял когда было очень близко к земле, но все прошло и он успешно приземлился.

На этом фото мы видим австрийца Баумгартнера перед его прыжком в пустоту с более чем 39.000 метров, а именно, 128.000 футов (предыдущий рекорд был 102.900 футов).

В ходе своего прыжка он смог преодолеть скорость звука, набрав скорость падения в 1342,8 километра в час. Тем самым, побив абсолютный рекорд скорости свободного падения.

«Я знал, что весь мир смотрел. Иногда ты должен подняться очень высоко, чтобы понять насколько ты мал», сказал Баумгартнер, непосредственно перед прыжком в пустоту с его крошечной капсулы.

Около 5 минут свободного падения… австриец Феликс Баумгартнер открывает свой парашют и продолжает свое падение, но с гораздо более умеренной скоростью.

Приземление Баумгартнера было идеальным. Когда он сделал первый шаг на земле, он поднял руки в знак победы.

Истощенный из-за приземления, он встал на колени. Его полет продолжался на самой максимальной высоте — 36 км и сам прыжок был совершен с самой большой высоты (39.000 метров) и он стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер в свободном падении.

Он был очень счастлив, что сделал это. Что интересно, еще остается непобитый рекорд свободного падения Киттингера (Kittinger) сделанного в 1960 году, который длился 4 минуты 39 секунд, а сейчас падение Баумгартнера длилось 4 минуты 19 секунд.

А также рекомендуем:

Слон лежит поверх раздавленного им крокодила после жестокой смертельной битвы

Замбия. Умирающий слон упал и раздавил крокодила во время редкого столкновения, в результате которого оба животных погибли. Считается, что гигант упал на рептилию после смертельного ранения полученного во время кровавой …

Подробнее

Где находятся «Глаза Бога»?

Так называемые «Глаза Бога», мы можем найти на севере Болгарии, в частности в карстовой пещере в 2 км от деревни Карлуково в муниципалитете Луковита Ловечской области, в 120 км от …

Подробнее

Польза от ношения бороды

Может с первого взгляда показаться, что для современников борода это удел прошедших лет и она не может давать хоть какие-то преимущества от ее ношения, кроме как неудобства. Если вы также …

Подробнее

Проснувшиеся вулканы

1. Вулкан Тунгурауа
Вулкан Тунгурауа был сфотографирован в 2014 году во время выброса пепла в Эквадоре. Пепел выбрасывался на высоту 10 километров, извержение продолжалось около 2 часов. С 1999 года он …

Подробнее

Кошка-химера по кличке Венера

Венера — милая и приятная кошка, живущая в Северной Каролине (США), которая обладает необычными красивыми и яркими чертами. На самом деле слово «химера» не очень подходит этой кошки, но почему-то …

Подробнее

Слон лежит поверх раздавленного им крокодила после жестокой

Где находятся «Глаза Бога»?

Польза от ношения бороды

Проснувшиеся вулканы

Кошка-химера по кличке Венера

Кинематические характеристики

Модуль мгновенной скорости в момент времени t можно вычислить по теореме Пифагора:

Минимальной скорости тело достигает в верхней точке траектории. Она выражается формулой:

vmin = vcosα = vh

Максимальной скоростью тело обладает в момент начала движения и в момент падения на землю. Начальная и конечная скорости движения тела равны:

vmax = vo = v

Время подъема — время, которое требуется телу, чтобы достигнуть верхней точки траектории. В этой точке проекция скорости на ось ОУ равна нулю: vy = 0. Время подъема определяется следующей формулой:

Полное время — это время всего полета тела от момента бросания до момента приземления. Так как время падения равно времени подъема, формула для определения полного времени полета принимает вид:

Дальность полета — перемещение тела относительно ОХ. Обозначается буквой l. Так как относительно ОХ тело движется с постоянной скоростью, для вычисления дальности полета можно использовать формулу перемещения при равномерном прямолинейном движении:

l = sx = v0x tполн = vcosα tполн

Подставляя в выражение формулу полного времени полета, получаем:

Горизонтальное смещение тела — смещение тела вдоль оси ОХ. Вычислить горизонтальное смещение тела в любой момент времени t можно по формуле координаты x:

Учитывая, что x = 0, и проекция ускорения свободного падения на ось ОХ тоже равна нулю, а проекция начальной скорости на эту ось равна vcosα, данная формула принимает вид:

x = vcosα t

Мгновенная высота — высота, на которой находится тело в выбранный момент времени t. Она вычисляется по формуле координаты y:

Учитывая, что начальная координата равна 0, проекция начальной скорости на ось ОУ равна vsinα, а проекция ускорения свободного падения на эту ось равна –g, эта формула принимает вид:

Наибольшая высота подъема — расстояние от земли до верхней точки траектории. Наибольшая высота подъема обозначается h и вычисляется по формуле:

Пример №1. Небольшой камень бросили с ровной горизонтальной поверхности под углом к горизонту. На какую максимальную высоту поднялся камень, если ровно через 1 с после броска его скорость была направлена горизонтально?

Скорость направляется горизонтально в верхней точке полета. Значит, время подъема равно 1 с. Из формулы времени подъема выразим произведение начальной скорости на синус угла, под которым было брошено тело:

vsinα = gtпод

Подставим полученное выражение в формулу для определения наибольшей высоты подъема и сделаем вычисления:

Опыт Галилея

Падение относится к реальному движению. Любое взаимодействие с Землёй приводит к изменению скорости из-за чего возникает ускорение. В 1553 году итальянец Джованни Бенедетти заявил, что 2 тела с разной массой, но одинаковой формы, брошенные в одной среде за одинаковое время пролетят равные расстояния. Это утверждение нуждалось в доказательстве, так как противоречило общепринятому на тот момент времени пониманию процессов. В частности, высказываниям Аристотеля.

Одним из экспериментаторов стал Галилей. Для проведения опыта учёному понадобилось:

  • стофунтовое ядро;
  • однофунтовый шар.

Существует мнение, что вместо шара учёный использовал мушкетную пулю. Эксперимент заключался в следующем. Подняв 2 предмета на Пизанскую башню, Галилей сбросил их одновременно. Наблюдающие люди воочию смогли убедиться, что 2 тела упали на землю одновременно. Когда же один из учеников Аристотеля упрекнул итальянца, что на такой малой высоте невозможно оценить достоверно разницу, экспериментатор ответил: «Проделайте опыт самостоятельно, вы найдёте, что более тяжёлый предмет опередит тот, что легче на 2 пальца, поэтому, когда первый упадёт на землю, то второй будет от него на расстоянии толщины двух пальцев».

В своих работах Галилей рассуждал, что если связать верёвкой 2 тела разной тяжести, то с большим весом, по мнению Аристотеля, предмет будет лететь быстрее. Причём лёгкий объект начнёт замедлять падение тяжёлого. Но так как система в целом тяжелее, чем отдельно взятые тела, падать она должна быстрее самого тяжёлого тела. Другими словами, возникает противоречие, значит, предположение о влиянии веса на скорость падения неверно.

Сегодня эксперимент, подтверждающий доводы Галилея, может провести самостоятельно, пожалуй, каждый интересующийся. Такой опыт часто демонстрируют в средних классах общеобразовательной школы. Для этого нужно взять 2 трубки, длиной более метра и поместить в них 2 шарика разной массы. Затем создать внутри вакуум и одновременно их перевернуть. Если все условия соблюдены верно, то 2 тела опустятся на дно ёмкостей одновременно.

Какая скорость может убить человека, и может ли вообще?

Человеческое тело может выдержать многое, перед тем как наступит точка невозврата. В нас скрыт огромный потенциал, о котором мы даже не догадываемся. Историй о том, как люди чудом выживали в безвыходных ситуациях, хватает. Например, выпасть из окна выше пятого этажа – это всегда летальный исход? Многие ответят утвердительно. Но в мире ежегодно фиксируются сотни случаев, когда попавшие в смертельно опасную ситуацию люди выживали. Да, в этом есть большая доля чудесных стечений обстоятельств, но тем не менее счастливчики существуют.

А знаете ли вы, каков рекорд свободного падения с высоты, после которого человек выжил? В Книге рекордов Гиннесса внесена запись о жительнице Сербии Весне Вулович, которая пережила падение с высоты более 10 тыс. метров после разрушения на эшелоне пассажирского самолета.

Людей травят, и они травятся самостоятельно, их расстреливают, ставят невероятные эксперименты во имя науки (подготовка космонавтов и астронавтов), но из раза в раз есть во всем этом безобразии определенный процент выживших. Всегда!

К смертельно опасным испытаниям для человеческого организма относится скорость и ускорение. Все знают выражение «скорость убивает», но не многие догадываются, где находятся пороговые значения и какие факторы влияют на это.

На эти вопросы у нас есть ответ, вернее, за нас ответит эксперт в области физиологии, чтобы выяснить, как быстро можно передвигаться в пространстве, прежде чем скорость действительно убьет вас. Технически, оказывается, нет реального предела этому числу, все зависит от условий. Скорость может убить вас – но она не может выполнить эту работу в одиночку.

Джеймс Энтони Павелчик

Доцент, ученый, изучающий физиологию, летавший на борту космического челнока NASA STS-90 в качестве специалиста по полезной нагрузке

«Я могу находиться в космическом корабле, и могу двигаться со скоростью, в 25 раз превышающей скорость звука. Ясно, что это не убьет меня – космонавты делают это регулярно в течение длительного времени. Но если бы в этот момент я высунул голову в окно, у нас произошла бы совсем другая история. Если мы перефразируем вопрос и спросим себя: «Какое максимальное динамическое давление может выдержать человеческое тело?», то и здесь я скажу, что у меня нет для вас определенного числа, которое нужно было бы рассчитать. Проблема заключается в том, что вы не можете просто превратить его (динамическое давление) в скорость, потому что это зависит от среды, в которой вы будете двигаться. Это и будет определять данный тип давления. В воздухе многое будет зависеть от того, на какой высоте вы находитесь. Когда речь идет о водной среде, из-за высокой плотности жидкости по сравнению с газом скорость будет значительно ниже для достижения искомого динамического давления».

Если человек выберется из самолета на скорости более 700 км/ч без защитного скафандра, все выступающие части тела будут оторваны или повреждены набегающим потоком воздуха. Поэтому даже теоретически трюк в фильме-катастрофе «Экипаж» не мог быть выполнен в реальной жизни:

[media=https://www.youtube.com/watch?v=H-iFJoZOreM]

 В воздухозаборнике скорость потока повышается, а в конце S-образного канала стоял третий двигатель, создававший дополнительную тягу. Шансов удержаться в таких условиях у человека не было бы ни единого.

Также астронавт отдельно подчеркнул, что существует еще и проблема непосредственного ускорения, когда на тело начинают действовать перегрузки.

В этом случае главным смертоносным элементом станет фактор интенсивности ускорения и времени ее приложения. Кратковременное ускорение в 40 g (это в 40 раз превышает силу притяжения на Земле) тренированный человек способен выдержать, примером может стать катапультирование пилота из истребителя.

Но стоит разогнать этого же гражданина на центрифуге с такой же перегрузкой в течение более длительного периода времени или увеличить ускорение, и человек погибнет. При этом внешних повреждений, вы, скорее всего, не обнаружите, но внутренние органы из-за дичайшего перепада давления будут повреждены. Впрочем, этого подопытный точно уже не заметит, поскольку через секунду-другую просто потеряет сознание: Перегрузка (летательные аппараты)

В завершение рассуждений Джеймс Павелчик подвел даже еще более удивительный итог:

«Если поместить незащищенного человека (без противоперегрузочного костюма) на центрифугу и приложить к нему 5 или 6 g, а затем продолжить вращать его непрерывно до тех пор, пока он не потеряет сознание и далее,  человек в конечном счете умрет».

Легенду о смертоносности монетки придумали экскурсоводы Эмпайр Стейт Билдинг

Считается, что этот миф появился на свет в Нью-Йорке не раньше 1931 года — именно в это время там был построен знаменитый небоскреб Эмпайр Стейт Билдинг, высота которого равняется 381 метру. Когда первых экскурсантов водили на крышу этого 102-этажного здания, то экскурсовод обязательно говорил им о том, что если с такой высоты сбросить обычную монетку достоинством в один цент, то тогда она сразу же приобретет скорость почти в 311 км/ч! Ну а врезавшись с такой скоростью в голову человека, этот цент, несомненно, пробьет кости его черепа, что приведет к смертельному исходу.

Несмотря на то, что с этого момента прошло уже очень много времени, экскурсоводы до сих пор рассказывают посетителям историю об этой смертоносной монетке. И посетители, конечно же, учившие в школе физику, слушают их и верят — да, конечно же, все так и есть. И при этом никто почему-то не задумывается о том, что почему в таком случае капля дождя, которая весит немногим меньше цента и падает с куда большей высоты, никому никогда не проламывает голову — да что там голову, она даже куда менее прочную ткань зонта прорвать не в состоянии.

Определение свободного падения

Повседневное использование термина «свободное падение» не совпадает с научным определением. В обычном использовании считается, что скайдайвер находится в свободном падении после достижения конечной скорости без парашюта. На самом деле вес дайвера поддерживается воздушной подушкой.

Свободное падение определяется либо в соответствии с ньютоновской (классической) физикой, либо в терминах общей теории относительности. В классической механике свободное падение описывает движение тела, когда на него действует только сила тяжести. Направление движения (вверх, вниз и т

Д.) Неважно. Если гравитационное поле однородно, оно действует одинаково на все части тела, делая его «невесомым» или испытывая «0 г»

Хотя это может показаться странным, объект может находиться в свободном падении даже при движении вверх или в верхней части своего движения. Парашютист, прыгающий из-за пределов атмосферы (например, прыжок HALO), почти достигает истинной предельной скорости и свободного падения.

В общем, если сопротивление воздуха незначительно по отношению к весу объекта, оно может достигать свободного падения. Примеры включают в себя:

  • Космический корабль в космосе без задействованной двигательной установки
  • Объект брошен вверх
  • Объект упал с башни или в трубку
  • Человек прыгает

В отличие от объектов не в свободном падении включают

  • Летящая птица
  • Летающий самолет (потому что крылья обеспечивают подъем)
  • Использование парашюта (потому что он противодействует гравитации с помощью сопротивления и в некоторых случаях может обеспечить подъем)
  • Парашютист, не использующий парашют (потому что сила сопротивления равна его весу при предельной скорости)

В общей теории относительности свободное падение определяется как движение тела по геодезической, а гравитация описывается как кривизна пространства-времени.

Как в реальности чувствуются высокие перегрузки?

Вот как описали свои ощущения от перегрузок советские космонавты, пережившие запредельные перегрузки во время аварийного спуска с орбиты (оригинал статьи размещена на aif.ru «Союз» без номера. В 1975 году советские космонавты выжили, упав из космоса):

«Василий Лазарев, описывая свои ощущения в тот момент, сравнивал их с машиной, наехавшей прямо на грудь

Лазарев вспоминал: «Однажды, перенеся на центрифуге нагрузку в 10 g, я обратил внимание сопровождавшего меня врача на множество красных точек, покрывавших спину испытателя, которого крутили до меня. Врач спокойно ответил: «Это мелкие сосуды полопались

У тебя на спине то же самое». Но когда «Союз-18» летел к Земле, на его экипаж навалились перегрузки в 20 g. Какой величины тяжесть, давившая на космонавтов, достигла на пике, точно не известно. Василий Лазарев рассказывал, что специалисты, разбирая телеметрию, отметили, что на несколько секунд она выросла до безумных 26 g. В этот момент у космонавтов отказало зрение и была зафиксирована остановка сердца».

Скорость полета МКС на земной орбите – 27 360 км/ч. При этом исследователи чувствуют себя там вполне бодро

Ученые уверены, что во время будущих путешествий на Марс скорости, на которых покорители Солнечной системы будут перемещаться между планетами, составят порядка 56 тыс. км/ч. Практические эксперименты в этом направлении ведутся уже достаточно давно, поэтому данные показатели не выглядят каким-то невероятным испытанием.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Свободное падение — это

1) любое движение тела в безвоздушном пространстве
2) движение тела вертикально вверх в безвоздушном пространстве
3) падение тела в безвоздушном пространстве
4) падение тела в как безвоздушном пространстве, так и в воздухе

2. В трубке, из которой откачали воздух, одновременно с одной высоты начали падать три шарика: пенопластовый, пластилиновый и железный. Какой из шариков раньше коснется дна трубки?

1) пенопластовый
2) пластилиновый
3) железный
4) все шарики коснутся дна одновременно

3. Значение ускорения свободного падения зависит от

А. Массы тела.
Б. Широты местности.

Верными являются ответы:

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

4. Мяч падает с одинаковой высоты на поверхность Земли из состояния покоя на экваторе и на широте Москвы. В отсутствие сопротивления воздуха время падения мяча на экваторе

1) равно времени его падения на широте Москвы
2) больше времени его падения на широте Москвы
3) меньше времени его падения на широте Москвы
4) ответ может быть любым в зависимости от объёма

5. Мяч падает с одинаковой высоты на поверхность Земли из состояния покоя на экваторе и на широте Москвы. В отсутствие сопротивления воздуха скорость мяча у поверхности Земли на экваторе

1) равна его скорости на широте Москвы
2) больше его скорости на широте Москвы
3) меньше его скорости на широте Москвы
4) ответ может быть любым в зависимости от объёма

6. По какой формуле рассчитывается модуль скорости тела, брошенного вертикально вверх с поверхности Земли

1) ​\( v=v_0+gt \)​
2) \( v=v_0-gt \)
3) \( v=v_0+gt/2 \)
4) \( v=gt \)

7. Какой из приведённых ниже графиков является графиком зависимости модуля скорости от времени свободного падения тела?

8. Какой из приведённых ниже графиков является графиком зависимости от времени проекции скорости тела, брошенного вертикально вверх, достигшего верхней точки и затем упавшего на Землю?

9. Чему равен модуль скорости свободно падающего тела через 4 с после начала падения?

1) 0,4 м/с
2) 4 м/с
3) 40 м/с
4) 160 м/с

10. На какую высоту поднимется тело, брошенное вверх со скоростью 20 м/с?

1) 20 м
2) 10 м
3) 2 м
4) 1 м

11. Тело, брошенное вертикально вверх, долетело до верхней точки и начало падать вниз. Установите соответствие между величиной, приведенной в левом столбце, и характером её изменения, приведенном в правом столбце. В таблице под номером элемента знаний левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента правого столбца.

ВЕЛИЧИНА
A) модуль перемещения
Б) путь
B) координата относительно поверхности Земли

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Два тела одновременно начали свободно падать в одном и том же месте Земли: одно с высоты ​\( h_1 \)​, другое — с высоты ​\( h_2 \)​. При этом ​\( h_1​<h_2 \). Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблице.

1) ускорение движения первого тела больше ускорения движения второго тела
2) ускорение движения первого тела равно ускорению движения второго тела
3) скорость падения на Землю второго тела равна скорости падения на Землю первого тела
4) скорость падения на Землю второго тела больше скорости падения на Землю первого тела
5) тела упадут на Землю одновременно

Часть 2

13. Определите время и координату места встречи двух тел, одно из которых надает на землю с высоты 100 м, а другое тело брошено с поверхности Земли вертикально вверх со скоростью 25 м/с.