Свободное падение тел. Ускорение свободного падения

Галилей Галилео (1564—1642) — знаменитый итальянский физик и астроном. Он первым применил опытный метод исследования природы. Открыл законы падения тел, установил закон инерции. Изобрел зрительную трубу и применил ее для астрономических наблюдений, сделав ряд важных открытий. Как сторонник теории Коперника о вращении Земли, Галилей дважды привлекался к суду инквизиции, вынудившей его публично отречься от этой теории. Согласно легенде, Галилей после своего вынужденного «отречения» воскликнул: «А все-таки вертится!»

Замечательный пример прямолинейного равноускоренного движения, наблюдающегося в природе, представляет собой свободное падение тела и движение тела, брошенного вертикально вверх.

Такие движения изучал еще в конце XVI в. Галилео Галилей. Он установил, что эти движения равноускоренные, что ускорение направлено по вертикали вниз. Измерения показали, что по модулю оно равно 9,81 м/с².

Особенно удивительно и в течение долгого времени было загадкой то, что это ускорение одинаково для всех тел.

Если взять стальной шар, футбольный мяч, развернутую газету, птичье перо, все эти разнородные предметы одновременно бросить с высоты в несколько метров и наблюдать за их движением, то мы увидим, что их ускорения различны. Но это объясняется тем, что на пути к земле телам приходится проходить сквозь воздух, который мешает их движению. И если бы можно было устранить мешающее влияние воздуха, то ускорения всех тел оказались бы одинаковыми. В этом можно убедиться на опыте с толстостенной трубкой длиной около метра, один конец которой запаян, а другой снабжен краном.

Поместим в трубку три разных предмета, например свинцовую дробинку, кусок пробки и птичье перо. Затем быстро перевернем трубку. Все три тела упадут на дно трубки, но в разное время: сначала дробинка, затем пробка и, наконец, перо (рис. 47). Так падают тела, когда в трубке есть воздух. Стоит только воздух откачать насосом (рис. 48) и, закрыв кран после откачки, снова перевернуть трубку (рис. 49), мы увидим, что все три тела упадут одновременно. Это и показывает, что в вакууме все тела падают с одинаковым ускорением. Такое падение в вакууме и называется свободным падением.

Чтобы отличать свободное падение от всех других ускоренных движений, принято ускорение свободного падения обозначать буквой g вместо а. Таким образом, вектор g всегда направлен вниз: вниз тело движется с возрастающей скоростью, и скорость каждую секунду увеличивается на 9,8 м/с. Вверх брошенное тело движется с убывающей скоростью. Если, как это обычно делают, направить координатную ось по вертикали (вверх или вниз) и обозначить ее через Y, то модуль проекции g_y будет равен модулю вектора g, проекция будет положительной, если ось У направлена вниз, и отрицательной, если она направлена вверх.

Дата добавления: 2014-01-14