Vücut ağırlığı düşme hızını etkiler mi? Aynı şekle sahip ancak farklı kütlelere sahip iki cisim (örneğin bir top) gerçekten aynı düşme hızına mı sahip olacak? Öyleyse neden

Bir şey daha önemli durum- boşlukta. Ve hız değil, hızlanma bu durum. Evet, belli bir dereceye kadar bu böyledir. Hadi çözelim.

Yani iki cisim boşlukta aynı yükseklikten düşerse, aynı anda düşeceklerdir. Galileo Galilei bile bir zamanlar cisimlerin şekillerine ve kütlelerine bakılmaksızın aynı ivmeyle Dünya'ya (yani büyük harfle - gezegenden bahsediyoruz) düştüğünü deneysel olarak kanıtladı. Efsane, şeffaf bir tüp aldığını, içine bir topak ve tüy koyduğunu ancak oradan havayı dışarı pompaladığını söylüyor. Ve böyle bir tüpün içindeyken her iki bedenin de aynı anda düştüğü ortaya çıktı. Gerçek şu ki, Dünya'nın yerçekimi alanındaki her cisim, kütlesine bakılmaksızın aynı ivmeyi (ortalama g ~ 9,8 m / s²) serbest düşüş yaşar (aslında bu tamamen doğru değildir, ancak ilk yaklaşımda - Evet) Aslında fizikte bu alışılmadık bir durum değil - sonuna kadar okuyun).

Düşme havada meydana gelirse, serbest düşüşün hızlanmasına ek olarak bir tane daha ortaya çıkar; vücudun hareketine karşı yönlendirilir (eğer vücut düşerse, o zaman serbest düşme yönünün tersine) ve hava direncinin kuvvetinden kaynaklanır. Kuvvetin kendisi bir dizi faktöre bağlıdır (örneğin, cismin hızı ve şekli), ancak bu kuvvetin cisme vereceği ivme, bu cismin kütlesine bağlıdır (Newton'un ikinci yasası F = ma'dır, burada a ivmedir). Yani, eğer şartlı ise, o zaman cisimler aynı ivmeyle "düşer", ancak değişen dereceler ortamın sürükleme kuvvetinin etkisi altında "yavaşlayın". Başka bir deyişle, köpük topu kütlesi yakındaki uçan bir kurşununkinden az olduğu sürece havada "yavaşlamak" daha aktif olacaktır. Vakumda direnç yoktur ve her iki top da yaklaşık olarak (vakumun derinliğine ve deneyin doğruluğuna kadar) aynı anda düşecektir.

Sonuç olarak, söz verilen sorumluluk reddi beyanı. Yukarıda sözü edilen pipo Galileo'nunkiyle aynı, hatta ideal koşullar Saçma, yine kütlesinin (Dünya'nın kütlesiyle karşılaştırıldığında) ihmal edilebilir düzeyde olması ve tüyün kütlesinden farklı olması nedeniyle ihmal edilebilir sayıda nanosaniye daha erken düşecektir. Mesele şu ki, kanun yer çekimi Büyük cisimlerin çift yönlü çekim kuvvetini tanımlayan her iki kütle de ortaya çıkar. Yani, bu tür cisimlerin her bir çifti için ortaya çıkan kuvvet (ve dolayısıyla ivme), "düşen" cismin kütlesine bağlı olacaktır. Ancak saçmanın bu kuvvete katkısı ihmal edilebilir düzeyde olacaktır, bu da saçmanın ve tüyün ivme değerleri arasındaki farkın yok denecek kadar küçük olacağı anlamına gelir. Örneğin, iki topun sırasıyla Dünya kütlesinin yarısı ve dörtte biri kadar "düşmesinden" bahsediyorsak, o zaman ilki gözle görülür şekilde "düşecektir" ikinciden önce. Burada "düşme" hakkındaki gerçeği söylemek zordur - böyle bir kütle, Dünya'nın kendisini gözle görülür şekilde yerinden edecektir.

Bu arada, Dünya'ya bir saçma veya örneğin bir taş düştüğünde, aynı evrensel çekim Yasasına göre, yalnızca taş Dünya'ya olan mesafeyi aşmakla kalmaz, aynı zamanda Dünya o anda taşa yaklaşır. önemsiz derecede (kaybolacak kadar) küçük bir mesafe. Yorum yok. Yatmadan önce bunu bir düşün.

Hayır, yalnızca güç için. Deneyimi hatırlayın - vakumdaki tüy ve saçma aynı hızda düşer. 6 yıl geri Ficus tarafından

Hayır, Dünya'nın saniyede 9,8 metre karelik serbest düşüş ivmesi tüm cisimleri etkilemez.

6 yıl geri kaydeden Dmitry Livin

Yasayı doğru anlattınız. Düşme hızı (veya daha doğrusu ivmesi), etkileşime giren cisimlerin kütlelerinin çarpımına bağlıdır.
Bir kilogramlık bir ağırlık ve bir tonluk bir ağırlık düşerse, o zaman hızları aletlere göre fark edilmeyecektir, çünkü ikinci katılımcı - Dünya - her zamankinden daha sıkı bir kütleye sahiptir ve bu kütle, bu ağırlıkların herhangi birinden çok daha büyüktür. Bu nedenle aralarındaki çekim kuvveti esas olarak Dünya'nın kütlesine bağlı olacaktır. Ve bu nedenle, Ay'da HER İKİ ağırlık da daha zayıf ve aynı zamanda neredeyse eşit derecede zayıf bir şekilde hızlanacak.

Başka bir yaklaşım. Dünya ağırlığa bir kuvvet uygulayarak ağırlığın hızlanmasına neden olur. Bu kuvvet kettlebell'in sapına değil KÜTLESİNE uygulanır. Doğal olarak ağırlığın kütlesi ne kadar büyük olursa, Dünya bu ağırlığa o kadar fazla kuvvet uygulayabilecektir. Ancak ivme yine de değişmeyecektir, çünkü uygulanan kuvvetin artmasıyla birlikte bu kuvvetin uygulandığı madde miktarı da aynı anda artmaktadır. Biri diğerini telafi eder ve kettlebell'in hızlanması aynı kalır. Evet, uygulanan kuvvet farklıdır ancak farklı bir ağırlığa uygulanır! Fiziği kandıramazsınız

Üçüncü yaklaşım. Yerçekimi kanunu hakkındaki yazınıza göre, çiftteki herhangi bir cismin kütlesi değiştiğinde ivmenin de değişmesi gerekir. Ancak ağırlıklar ve Dünya söz konusu olduğunda, etkileşen cisimlerin kütlelerinin milyonlarca kez farklı olduğu, birbirleriyle karşılaştırılmaktan çok uzak olduğu etkisi ortaya çıkıyor. Ve çiftin yalnızca bir - minik - üyesi var, elbette sonuçlarda gözle görülür bir değişiklik elde etmeyeceksiniz, çünkü diğer katılımcı olup bitenlere ölçülemeyecek kadar büyük bir pay yatırıyor. Şimdi, eğer iki ağırlığın kendi aralarındaki ivmesini düşünürseniz, o zaman evet; bunlardan herhangi birinin kütlesindeki bir değişiklik, her iki ağırlığın ivmesi üzerinde anında gözle görülür bir etkiye sahip olacaktır. Veya karşılaştırma için, ağırlığın kütlesini değil, Dünya'nın kütlesini ikiye katlamaya çalışın - o zaman ivmede hoo-hoo bir artış elde edeceksiniz!

6 yıl geri Bodray'den

Etkiliyor! Ancak Dünya'ya düşmekten bahsediyorsak, o zaman bu denklemde Dünya'nın kütlesi şu kadardır: daha fazla vücut hangisi hakkında söz konusu Bu cismin kütlesinin serbest düşüşün hızlanması üzerinde çok ihmal edilebilir bir etkisi vardır, dolayısıyla sabit olduğu varsayılır. Bu nedenle etkilemediğini kabul edin)

İkinci nokta, parçacıklardan ve onların kütlelerinin çarpımından bahsediyorsunuz. Şu ana kadar hiçbiri bulunamadı. temel parçacık, kütlesi olan bir şey. Teorik olarak Higgs bozonu olarak kabul edilen bu parça henüz bulunamadı, CERN üzerinde çalışıyor. İşte böyle bir paradoks.

6 yıl geri yazan davo davo

Evrensel çekim yasasına gelince, her şey doğru, değil mi? Hız konusuna gelince, hız kütleyle çok dolaylı olarak ilişkilidir ve hiç ilişkili olmayabilir veya ilişkili olabilir, tamamen düşüş koşullarına bağlıdır. Yer çekimi dışındaki kuvvetler sıklıkla düşme hızına müdahale ettiğinden, kuvvetin süresi de önemli bir faktördür.
Basitçe söylemek gerekirse, bir cismin kütlesi, onun başka bir cisme çekme kuvvetinin büyüklüğünü etkiler. Bu kuvvet de kütleyle orantılı olan eylemsizlik kuvvetini yener. Bu nedenle, havasız uzayda ivme sabit olacaktır ve cisimler ile cisimlerin kütleleri arasındaki mesafe gözle görülür şekilde değişmez. Ve düşme hızı sadece ivmeye değil, aynı zamanda ivmenin etki ettiği zamana da bağlı olacaktır. Ve tabii ki başlangıç ​​hızından da.

6 yıl geri Semyon Ya'dan

Newton da Galileo gibi mekanik hareket çalışmalarına, düşen cisimler kanunu, ancak görevi zaten biraz daha kolaydı. Newton'un elinde Galileo'nun ancak hayal edebileceği bir hava pompası vardı.

Galileo deneylerini fırlatarak gerçekleştirdi eğik Pisa kulesi demir çekirdekler, (daha fazla ayrıntı :). Newton bir ucu kapalı olan uzun bir cam tüpü alıp içine koydu. küçük parça fişleri takıp ateş edip tüpü hava pompasına bağladık. Pompa söndürüldü en hava.

Bilim adamı tüpün diğer ucunu lehimledi. Ve bir parça mantar içeren pelet çok seyrekleştirilmiş bir hava sahasında kaldı. Newton tüpü bir ucu yukarı bakacak şekilde, sonra diğer ucuyla çevirdi - bir mantar parçası ve bir atış eşit hızla düştü. Böylece boşluk nesnelerinde olduğunu kanıtlamak mümkün oldu. farklı ağırlık aynı hızla düşüyor. Şimdi bu basit cihazlar - " Newton tüpleri» - her okulda mevcuttur.

Düşme hızı ağırlıktan bağımsızdır

Düşme hızı ağırlıktan bağımsızdır. Galileo, düşen nesnelerin ağırlığının olmadığını (daha fazlası :)) söyledi. Dolayısıyla Newton, ağırlığın tüm nesnelerin veya maddelerin temel bir özelliği olmadığı sonucuna vardı. Herhangi bir nesne ancak yattığı veya bir şeye asıldığı sürece ağırlığı vardır ve düştüklerinde ağırlık kaybederler.

Ağırlık nedir

Newton'un öncüllerinden biri olan Fransız matematikçi René Descartes şunu savundu: ağırlık nesnelerin yere veya üzerinde durdukları standa uyguladığı basınçtır. Newton, Galileo'nun kovalarla yaptığı deneyleri hatırladı. Su bir kovadan diğerine dökülürken, toplam ağırlıkları eskisinden daha azdı; düşen su serbestçe hareket ediyordu, hiçbir şey onu durdurmuyordu, düşüş sırasında gerçekten hiçbir ağırlığı yoktu.

Suyun tamamı alt kovaya dolar dolmaz terazinin dengesi yeniden sağlandı. Bu da Newton'u şaşırtmadı. Suyun tamamı alt kovada toplandığı için tabandaki basınç, iki kovadaki su basınçlarının toplamına tam olarak eşit olmalıdır. Su ağırlığını yeniden kazanmış gibiydi.

Vücutlar neden standa baskı yapıyor?

Ancak vücutlar neden standa baskı yapıyor? Descartes bunu bilmiyordu. Bir ağırlık alın ve onu bir yayın üzerine asın. Bahar uzayacak. Şimdi bu ağırlığı kaldıralım ve yayın kancasını elimizle tutalım. Ağırlığın ağırlığıyla birlikte esnettiği kadar yayı kuvvet uygulayarak esnetebiliriz. Ağırlığın ağırlığı ve elin kuvveti yay üzerinde aynı etkiye sahiptir. Bu, vücutların stand üzerindeki baskısının - ağırlıklarının - bir tür kuvvet olduğu anlamına gelir. Newton bunu tanımladı.

Yerçekimi kanunu

Ağırlığı ve diğer cisimleri kendine çeken, yakınında tutan küredir. Bu olguyu her yerde ve her yerde gözlemliyoruz ve buna yerçekimi diyoruz. Galileo da okudu. Büyük ve küçük tüm bedenler birbirini çeker ve itaat eder. evrensel çekim kanunu, Newton'un keşfettiği. Yani ağırlık, Dünya tarafından çekilen nesnelerin onları tutan desteklere baskı uyguladığı kuvvettir. Ağırlık evrensel yerçekiminin bir tezahürüdür. Newton, Galileo Galilei tarafından başlatılan düşen cisimler yasasını mantıksal sonucuna getirmeyi başardı.

Dünya gezegeninin sözde yardımıyla herhangi bir cismi çekirdeğine çektiği bilinmektedir. yerçekimi alanı. Bu, vücut ile gezegenimizin yüzeyi arasındaki mesafe ne kadar büyük olursa, onu o kadar çok etkilediği ve o kadar belirgin olduğu anlamına gelir.

Dikey olarak aşağı doğru düşen bir cisim yukarıda bahsedilen kuvvetten hala etkilenmektedir, dolayısıyla cisim mutlaka aşağıya düşecektir. Kalıntılar açık soru Düşerken hızı ne olacak? Bir yandan nesne oldukça güçlü olan hava direncinden etkilenirken, diğer yandan vücut Dünya'dan uzaklaştıkça daha güçlü bir şekilde çekilir. Birincisi belli ki engel olacak ve hızı düşürecek, ikincisi ise ivme verip hızı artıracak. Böylece başka bir soru ortaya çıkıyor: Karasal koşullar altında serbest düşüş mümkün mü? Kesin olarak konuşursak, cisimler yalnızca hava akışlarına direnç biçiminde hiçbir müdahalenin olmadığı bir boşlukta mümkündür. Ancak modern fizik çerçevesinde bir cismin serbest düşüşü, girişimle karşılaşmayan dikey bir hareket olarak kabul edilir (bu durumda hava direnci ihmal edilebilir).

Mesele şu ki, diğer kuvvetlerin, özellikle de aynı havanın düşen nesneyi etkilemediği koşulları yaratmak ancak yapay olarak mümkündür. Deneysel olarak, bir cismin boşluktaki serbest düşme hızının, cismin ağırlığından bağımsız olarak her zaman aynı sayıya eşit olduğu kanıtlanmıştır. Böyle bir harekete eşit şekilde hızlandırılmış denir. İlk kez ünlü fizikçi ve gökbilimci Galileo Galilei tarafından 4 asırdan fazla bir süre önce tanımlandı. Bu tür sonuçların geçerliliği bugüne kadar gücünü kaybetmedi.

Daha önce de belirtildiği gibi, günlük yaşam çerçevesinde bir bedenin serbest düşüşü şartlı ve tamamen doğru olmayan bir isimdir. Aslında herhangi bir cismin serbest düşme hızı tekdüze değildir. Vücut ivmeyle hareket eder, bu nedenle böyle bir hareket şu şekilde tanımlanır: özel durum eşit şekilde hızlandırılmış hareket. Yani her saniye vücudun hızı değişecektir. Bu uyarıyı aklımızda tutarak cismin serbest düşme hızını bulabiliriz. Eğer nesneye ivme vermezsek (yani fırlatmayız, sadece yüksekten indirirsek), o zaman başlangıç ​​hızı sıfıra eşit olacaktır: Vo=0. Her saniyede hız, ivmeyle orantılı olarak artacaktır: gt.

Burada g değişkeninin tanıtılmasıyla ilgili yorum yapmak önemlidir. Bu serbest düşüş ivmesidir. Daha önce, bir cisim aşağıya düştüğünde ivmenin varlığını zaten belirtmiştik. normal koşullar yani havanın varlığında ve yerçekiminin etkisi altında. Herhangi bir cisim, kütlesi ne olursa olsun, 9,8 m/s2'ye eşit bir ivmeyle Dünya'ya düşer.

Şimdi, bu çekinceyi aklımızda tutarak, bir cismin serbest düşme hızını hesaplamaya yardımcı olacak bir formül türetiyoruz:

Yani başlangıç ​​hızına (eğer bunu vücuda fırlatarak, iterek veya başka manipülasyonlarla vermişsek), vücudun yüzeye ulaşması için geçen saniye sayısını ekliyoruz. Başlangıç ​​hızı sıfırsa formül şöyle olur:

Bu sadece serbest düşüş ivmesinin ve zamanın ürünüdür.

Benzer şekilde, bir nesnenin serbest düşme hızı bilinerek, onun hareketinin süresi veya başlangıç ​​hızı elde edilebilir.

Hızı hesaplama formülü de ayırt edilmelidir, çünkü bu durumda kuvvetler, atılan nesnenin hızını kademeli olarak yavaşlatacak şekilde etki edecektir.

Bizim tarafımızdan ele alınan durumda, vücuda yalnızca yerçekimi kuvveti ve hava akışlarının direnci etki eder; genel olarak hızdaki değişimi etkilemez.