En fritt fallande kropp är ett objekt som rör sig under den enda tyngdkraften. Detta innebär att luftmotstånd är försumbar, och den enda kraften som verkar på objektet är tyngdkraften.
Här är en uppdelning av rörelsen hos en fritt fallande kropp:
1. Enhetlig acceleration:
* acceleration på grund av tyngdkraften (g): Jordens gravitationsfält utövar en konstant acceleration på alla föremål nära ytan. Denna acceleration är ungefär 9,8 m/s², riktad nedåt.
* konstant acceleration: Accelerationen på grund av tyngdkraften förblir konstant under hösten. Detta innebär att objektets hastighet ökar med konstant hastighet.
2. Hastighet:
* Initial hastighet (V₀): Objektets hastighet i början av fallet. Detta kan vara noll om objektet tappas från vila, eller det kan ha ett värde som inte är noll om objektet kastas nedåt eller uppåt.
* Sluthastighet (V): Objektets hastighet vid varje given tidpunkt under dess fall. Detta bestäms av den initiala hastigheten och den tid som förflutits.
* Förhållandet mellan hastighet, acceleration och tid: Den slutliga hastigheten (v) kan beräknas med följande ekvation:
v =v₀ + gt
där:
* v₀ är den initiala hastigheten
* g är accelerationen på grund av allvar
* t är den tid som går
3. Förskjutning:
* förskjutning: Förändringen i objektets position under dess fall. Det mäts från den ursprungliga positionen till den slutliga positionen.
* Förhållandet mellan förskjutning, initial hastighet, tid och acceleration: Förskjutningen (ΔY) kan beräknas med följande ekvation:
Δy =v₀t + (1/2) GT²
där:
* v₀ är den initiala hastigheten
* g är accelerationen på grund av allvar
* t är den tid som går
4. Rörelsekvationer:
Följande är de fyra grundläggande rörelseekvationerna för en fritt fallande kropp:
* v =v₀ + gt
* ΔY =V₀T + (1/2) GT²
* V² =V₀² + 2GΔY
* ΔY =(V + V₀) T/2
5. Luftmotstånd:
I verkligheten spelar luftmotstånd en viktig roll i rörelsen av fallande föremål. När ett objekt faller upplever det en uppåt kraft på grund av luftmotstånd. Denna kraft ökar med objektets hastighet.
* terminalhastighet: Så småningom kommer luftmotståndskraften att motsvara tyngdkraften. Vid denna tidpunkt slutar objektet accelerera och når en konstant hastighet som kallas terminalhastighet.
Slutsats:
Att förstå rörelsen hos en fritt fallande kropp är grundläggande för att förstå klassisk mekanik. Dessa ekvationer ger en ram för att förutsäga och analysera föremålens rörelse i ett gravitationsfält. Det är emellertid avgörande att komma ihåg begränsningarna i dessa ekvationer och överväga påverkan av luftmotstånd i verkliga scenarier.
