Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) 317. Kinematyka. Spadek swobodny.

Spadek swobodny.

Zadanie

Ciało (kamień) spada swobodnie w głąb studni o głębokości 45 metrów.
Jak długo będzie trwać spadek?
Po jakim czasie usłyszymy plusk kamienia uderzającego w powierzchnię wody?

Mechanika.

Kinematyka.

Spadek swobodny.

Przyspieszenie ziemskie.

Opory ruchu.

Spadek swobodny to ruch ciała puszczonego swobodnie w polu grawitacyjnym bez obecności innych ciał (np. powietrza).

Spadek swobodny jest ruchem:

- prostoliniowym;

- z zerową prędkością początkową;

- o stałym przyspieszeniu.

Za spadek swobodny możemy uważać spadek ciał o małych rozmiarach lecz dużych masach blisko powierzchni Ziemi.

Oznacza to, że ciało może spadać:

- z wieży mającej wierzchołek nad powierzchnią Ziemi;

- z powierzchni Ziemi w głąb Ziemi (do szybu, studni, do przepaści);

- w sytuacji pośredniej do podanych.

Każdy ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony możemy opisać za pomocą następujących równań





W zadaniach trzeba czasami obliczyć inne wielkości niż wysokość h, np. czas lub prędkość końcową.

Przykład

Ciało (kamień) spada swobodnie w głąb studni o głębokości 45 metrów.
Jak długo będzie trwać spadek?
Po jakim czasie usłyszymy plusk kamienia uderzającego w powierzchnię wody?



Plusk wody usłyszymy po czasie równym sumie:

- czasu spadku ciała;

- czasu rozchodzenia się dźwięku w powietrzu.



Dla obliczenia czasu rozchodzenia się dźwięku musimy znać warunki panujące w studni.

Założymy, że są tam warunki normalne:

- ciśnienie 101325Pa (1013,25hPa);

- temperatura 0 stopni Celsjusza (273K).

W takich warunkach prędkość dźwięku wynosi około 330 metrów na sekundę. Dźwięk potrzebuje więc około 0,14 sekundy na dotarcie do otworu studni. Razem daje to czas około 3,1 – 3,2 sekundy. Aby obliczyć ten czas dokładniej trzeba uwzględnić wartość przyspieszenia ziemskiego równą około 9,81 metra na sekundę do kwadratu a nie 10 metrów na sekundę do kwadratu.



317.10-2010.12.08