Slobodan pad

0
1786

Ako tijelo ispustimo, ono će padati u prvacu Zemljine površine. Pomoću eksperimenta je utvrđeno da sva tijela kroz bezvazdušni prostor padaju istom brzinom. Bilo koja dva tijela puštena istovremeno, sa iste visine, u bezvazdušnom prostoru padaju na Zemlju istovremeno. Opisano kretanje nazivamo slobodnim padom.

 

Primjer: Slobodno padanje u vakuumu možemo dokazati pomoću Njutnove cijevi. Ako se unutar cijevi nalazi vazduh, ispustimo istovremeno metalnu kuglicu i pero da padaju. Vidjećemo da će metalni novčić pasti brže od pera. Ako iz cijevi u kojoj se tijela nalaze izvučemo zrak, više neće biti otpora zraka. U bezvazdušnom prostoru djeluje samo sila teže, pa tijela u slobodnom padu imaju isto ubrzanje g. Zbog toga će kuglica i pero istom brzinom pasti na dno cijevi. Ubrzanje slobodnog pada nije jednako na svim mjestima na Zemlji, povećava se od ekvatora prema polu. Na 45° geografske širine u blizini Zemljine površine g iznosi 9,81m/s²

 

 

 

Slobodan pad je jednakoubrzano kretanje bez početne brzine. Na slici  prikazani su pređeni putevi i brzine nakon 1, 2 i 3 sekundi slobodnog padanja. Brzina se povećava poslije svake sekunde za istu vrijednost. Isto tako se povećava i dužina pređenog puta u svakoj sekundi.

 

 

Zavisnost među veličinama koje karakterišu ovo kretanje data je formulama za jednakoubrzano kretanje, pri čemu umjesto sa a ubrzanje označavamo sa g (gravitaciono ubrzanje), a pređeni put se označava sa h umjesto sa s.

brzina:  ili 

pređeni put: ili 

 

 

Primjer: Kamen pustimo sa vrha na dno bunara. Poslije 4 sekunde čujemo udar.
Izračunati dubinu bunara.
t = 4 s
g = 9,81 m/s²

h=?

__________

  

Kada tijelo  pada kroz neku sredinu, tada osim sile Zemljine teže moramo uzeti u obzir silu otpora vazduha. Predmeti različitog oblika i veličine padaju različitom brzinom. Primjer pada pada padobrana. Čovjek bez padobrana pada velikom brzinom. Čovjek sa otvorenim padobranom se spušta na zemlje nepovrijeđen jer je njegova brzina relativno mala zbog otpora vazduha iako djeluje sila zemiljine teže.

 

Na tijelo koje pada, djeluju dvije sile: sila teže Fg u smjeru vertikalno naniže i
otpor vazduha Fo u suprotnom smjeru. Intenzitet rezultujuće sile biće jednak razlici intenziteta sile teže i otpora vazduha. Ove dvije sile su istog pravca suprotnog smjera.


Kod slobodnog pada iznos sile teže je stalan, dok iznos sile otpora vazduha raste sa
brzinom.

 

 

Primjer: Prilikom kretanja na padobranca djeluju gravitaciona sila i sila otpora vazduha, kao na slici. Kolika je rezultujuća sila koja djeluje na padobranca?
Fv = 900 N
G = 900 N
————————————–
Fr = 900 N – 900 N = 0; Ubrzanje je nula jer je rezulutujuća sila nula. Padobranac pada stalnom brzinom.

 

Slobodan pad je jednakoubrzano kretanje bez početne brzine. Kad tijelo pustimo vertikalno naniže ono slobdono pada. Osim slobodnog pada pod dejstvom ubrzanja sile zemljine teže postoji vertikalni hitac naniže kada tijelo pustimo da slobodno pada vertikalno naniže i saopštimo mu početnu brzinu vo i vertikalni hitac naviše, kada to kretanje usmjerimo vertikalno naviše.

 

 

Vertikalni hitac naniže

Bacimo li neko tijelo s početnom brzinom v0 naniže, ono će se kretatii jednakoubrzano zbog djelovanja sile teže, pa je prema tome brzina:

gde je v0 – početna brzina koja je saopštena tijelu pri izbačaju. Ako sa h označimo visinu koju je tijelo dostiglo u nekom trenutku t


Hitac naviše je jednako usporeno kretanje tijela bačenog nekom početnom brzinom vetikalno naviše sa neke visine ili sa površine Zemlje. To je kretanje iz dvije etape- u prvoj etapi tijelo se kreće ravnomjerno ubrzano, a u drugoj etapi tijelo slobodno pada

Brzina tela v kod hica naviše se, tokom kretanja na gore, menja na sledeći način:

,
gde je v0 – početna brzina koja je saopštena tijelu pri izbačaju. Ako sa h označimo visinu koju je tijelo dostiglo u nekom trenutku t:

 

        .

Galileo Galilej je slobodan pad tijela ispitivao na krivom tornju u Pizi. Puštao je različite predmete i zaključio da tijela dobijaju različito ubrzanje zbog otpora vazduha. On je zaključio da bi tijela u bezvazdušnom prostoru padala istom brzinom. Kasnije je to i eksperimentalno potvrđeno.Galileo se prvo dohvatio obaranja Aristotel je tvrdio da tijela padaju na tlo brzinom proporcionalnom njihovoj masi. Galilej je dokazao da to nije tačno. Zapravo, o tom njegovom dokazu postoji priča da je on, Galilej, bacao tijela sa vrha čuvenog krivog tornja u Pizi kako bi dokazao okupljenom narodu da Aristotel griješi, ali se većinom smatra da ova priča nije istinita. Galilej je ustvari uradio eksperiment kojim je, analogno bacanju sa tornja, mjerio brzine tijela, nakon mjerenja mase. Spuštao je dva tijela istih dimenzija, a različite mase, niz strmu ravan. Rezultati su bili poražavajući po Aristotela. Galilej je postavio i jednačine horizontalnog i kosog hica, kao i slobodnog pada; prvi je, eksperimentalno, izračunao intezitet ubrzanja sile teže.

LEAVE A REPLY