Вільне падіння

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Вільне падіння — рух фізичного тіла в умовах, коли на нього діє лише гравітаційна сила. Попри слово падіння в назві, під дією сили тяжіння тіло не обов'язково повинно рухатися вниз. До прикладів вільного падіння належать рух тіла, підкинутого вертикально вгору або під кутом до горизонту, обертання Землі навколо Сонця тощо.

Особливістю вільного падіння є те, що рух тіла не залежить від його маси, оскільки сила тяжіння пропорційна масі. Рівняння руху тіла у вільному падінні набирає вигляду:

 m\mathbf{a} = m\mathbf{g} ,

де  m - маса тіла,  \mathbf{a} - прискорення,  \mathbf{g} - напруженість гравітаційного поля. Маса однаково входить в обидві частини рівняння, і її можна скоротити. Незалежність швидкості падіння тіла від його маси продемонстрував Галілео Галілей, кидаючи різні предмети з Пізанської вежі.

Це твердження набуває особливого значення в загальній теорії відносності, яка постулює рівність інерційно і гравітаційної мас, трактує рівняння

 \mathbf{a} = \mathbf{g} ,

як принципову неможливість для спостерігача відрізнити рух в полі тяжіння від руху в неінерційній системі відліку, що називають принципом еквівалентності.

У вільному падінні тіло здебільшого перебуває в стані невагомості.

В умовах Землі[ред.ред. код]

В умовах Землі поле тяжіння однорідне, і напруженість гравітаційного поля  \mathbf{g} дорівнює прискоренню вільного падіння. Однак необхідною умовою вільного падіння є можливість знехтувати опором повітря. У повітрі пір'їнка падатиме довше, ніж камінь. У повітрі на тіло діє сила Архімеда, тому тіла з густиною, меншою від густини повітря, не падатимуть, а підійматимуться вгору. Маленькі тіла, наприклад, частинки пилу або сніжинки, навіть маючи густину, більшу від густини повітря, падатимуть довго через броунівський рух.

Якщо опором повітря можна знехтувати, то вільне падіння в земних умовах описується формулами:

 v = v_0 - gt ,
 z = h + v_0t - \frac{gt^2}{2} ,

де g - прискорення вільного падіння, v - швидкість тіла, а v0 - її значення в початковий момент часу, z - висота тіла, а h - початкова висота.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Петро Пістун (2003). Фізика. Довідник для учнів 9-11 класів та абітурієнтів (кишеньковий). Київ: Навчальна книга - Богдан. ISBN 966-7924-11-4. 
  • Біленко І. І. Фізичний словник. — К.: Вища школа, 1979. — 336 с.



Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.