Как найти высоту тела которое падает

Скорость, время и высота свободного падения

Чтобы посчитать скорость свободного падения, а также время или расстояние (высоту) свободного падения, воспользуйтесь нашим очень удобным онлайн калькулятором:

Онлайн калькулятор

Скорость свободного падения

Расстояние и время свободного падения

Просто введите данные, и получите ответ.

Стоит обратить внимание, на то, что данный калькулятор не учитывает сопротивление воздуха (атмосферы) и других сил способных повлиять на скорость падения тела, кроме силы тяжести.

Теория

Ускорение свободного падения

Как найти скорость свободного падения

Время свободного падения

Высота свободного падения

См. также

Как найти начальную высоту тела над поверхностью земли свободное падение

Когда тело начинает свое движение под воздействием силы тяжести, оно движется с постоянным ускорением, которое называется свободное падение. Как известно, при свободном падении на тело действует только сила тяжести, поэтому процесс падения можно считать одинаковым для всех тел. Каким образом можно измерить начальную высоту тела над поверхностью земли при свободном падении?

Физические законы свободного падения

Для начала, нужно знать, что при свободном падении на тело действует ускорение, которое принимает одинаковые значения для любого тела на любой высоте. Согласно закону свободного падения, ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет 9,81 м/с². Таким образом, если мы знаем время, которое тело находится в свободном падении, мы можем расчитать высоту, на которой оно находилось в начале движения.

Формула расчета высоты

Существует формула, которая позволяет расчитать начальную высоту тела над поверхностью земли при свободном падении:

h = (g * t²) / 2

Где:

• h — начальная высота тела над поверхностью земли
• g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²)
• t — время свободного падения

Данная формула основана на формуле движения при постоянном ускорении:

S = v₀t + (at²) / 2

Где:

• S — расстояние, пройденное телом
• v₀ — начальная скорость тела (0 м/с)
• t — время свободного падения
• a — ускорение свободного падения (9,81 м/с²)

Считается, что начальная скорость тела при свободном падении равна нулю, поэтому данная формула упрощается и превращается в формулу расчета высоты.

Пример расчета

Допустим, мы бросаем мячик с балкона на 3-м этаже высотного здания. Мы хотим узнать высоту, на которой находился мячик в начале свободного падения.

Для этого мы измеряем время свободного падения, которое равно 4 секундам. Просчитаем высоту по формуле:

h = (9,81 * 4²) / 2 = 78,48 м

Таким образом, начальная высота мячика над поверхностью земли составляет 78,48 метров.

Итог

Найти начальную высоту тела над поверхностью земли при свободном падении можно, применив соответствующую формулу:

h = (g * t²) / 2

Где:

• h — начальная высота тела над поверхностью земли
• g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²)
• t — время свободного падения

Знание данной формулы может оказаться полезным в различных ситуациях, связанных с основными законами физики. Однако, для корректных расчетов необходимо учитывать определенные условия, например, влияние атмосферного давления и температуры воздуха, которые могут незначительно влиять на значение ускорения свободного падения.

Как найти начальную высоту тела над поверхностью Земли при свободном падении

Свободное падение — это движение тела в направлении земной поверхности под действием только силы тяжести. При этом начальная скорость тела равна нулю, а его конечная скорость — скорости свободного падения. Одним из важных параметров, связанных со свободным падением, является начальная высота тела над поверхностью земли. Эта информация может быть полезной при решении различных задач в физике и инженерии.

Формула для вычисления начальной высоты

Для того чтобы вычислить начальную высоту тела над поверхностью земли, необходимо знать значения следующих параметров:

• Ускорение свободного падения (g) — примерное значение — 9,8 м/с²
• Время падения (t) — время, за которое тело падает до земной поверхности
• Конечная скорость тела (v) — скорость, которую тело имеет перед ударом о землю

Формула для вычисления начальной высоты тела над поверхностью земли выглядит следующим образом:

h = (v² — 0)/(2g)

Где h — начальная высота, v — конечная скорость, g — ускорение свободного падения.

Пример вычислений

Для лучшего понимания как работает формула для вычисления начальной высоты тела над поверхностью земли, представим, что у нас есть следующие данные:

• Ускорение свободного падения (g) — 9,8 м/с²
• Время падения (t) — 4 секунды
• Конечная скорость тела (v) — 39,2 м/с

Теперь, используя формулу, мы можем вычислить начальную высоту:

h = (39,2² — 0)/(2×9,8) = 78,4 м

Таким образом, начальная высота тела над поверхностью земли равна 78,4 метра.

Погрешность вычислений

При использовании формулы для вычисления начальной высоты тела над поверхностью земли при свободном падении необходимо учитывать возможную погрешность вычислений. Она может быть вызвана несколькими факторами, такими как:

• Влияние атмосферного давления и сопротивления воздуха
• Погрешность измерения времени и скорости
• Учет неровностей и ландшафтных особенностей земной поверхности

Учитывая все эти факторы, рекомендуется использовать полученные значения только в тех случаях, когда погрешность вычислений не существенна для решения поставленных задач.

Выводы

Начальная высота тела над поверхностью земли при свободном падении может быть вычислена с помощью соответствующей формулы, использующей значения конечной скорости, времени падения и ускорения свободного падения. При вычислениях следует учитывать возможную погрешность, вызванную различными факторами, такими как сопротивление воздуха и неровности местности.

Как найти начальную высоту тела над поверхностью земли свободное падение

Свободное падение — это движение тела, при котором оно движется под влиянием силы тяжести без начальной скорости в вертикальном направлении. В подобном движении тела важным параметром является начальная высота над поверхностью Земли. В этой статье мы рассмотрим, как найти начальную высоту тела, падающего под действием силы тяжести.

Формула для вычисления начальной высоты

Для вычисления начальной высоты над поверхностью Земли при свободном падении тела используется следующая формула:

h = (1/2) * g * t^2

Где:

• h — начальная высота над поверхностью Земли, метры
• g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с^2
• t — время свободного падения, секунды

Пример вычисления начальной высоты

Давайте рассмотрим пример. Предположим, что мы бросаем камень с высоты 100 метров. Какова будет начальная высота над поверхностью Земли?

1. Вычисляем время свободного падения:

t = √(2h/g)

t = √(200/9,81)

t ≈ 4,52 секунды

2. Подставляем время свободного падения в формулу:

h = (1/2) * g * t^2

h = (1/2) * 9,81 * (4,52)^2

h ≈ 100 метров

Таким образом, мы получили, что начальная высота камня над поверхностью Земли составляет 100 метров, как и было указано в условии примера.

Другие способы вычисления начальной высоты

Наряду с формулой, рассмотренной выше, существуют и другие способы для вычисления начальной высоты тела при свободном падении. Вот некоторые из них:

• Вычисление по скорости: h = (v^2) / (2g), где v — начальная скорость тела при его бросании или падении;
• Использование высотометра: прибор для измерения высоты над уровнем моря может служить для вычисления начальной высоты при свободном падении тела, например, при бросании камня вниз с вершины горы.

Общий итог

Начальная высота тела над поверхностью Земли при свободном падении может быть вычислена с помощью формулы h = (1/2) * g * t^2. Для вычисления необходимо знать ускорение свободного падения и время свободного падения. Также существуют и другие способы для вычисления начальной высоты, например, по скорости или с использованием высотометра. Надеюсь, эта статья была для вас полезна.

Свободное падение тела — это его равнопеременное движение, которое происходит под действием силы тяжести. В этот момент другие силы, которые могут воздействовать на тело либо отсутствуют, либо настолько малы, что их влияние не учитывается. Например, когда парашютист прыгает из самолета, первые несколько секунд после прыжка он падает в свободном состоянии. Этот короткий отрезок времени характеризуется ощущением невесомости, сходным с тедж.м, что испытывают космонавты на борту космического корабля.

История открытия явления

О свободном падении тела ученые узнали еще в Средневековье: Альберт Саксонский и Николай Орем изучали это явление, но некоторые их выводы были ошибочными. Например, они утверждали, что скорость падающего тяжелого предмета возрастает прямо пропорционально пройденному расстоянию. В 1545 году поправку этой ошибки сделал испанский ученый Д. Сото, установивший факт, что скорость падающего тела увеличивается пропорционально времени, которое проходит от начала падения этого предмета.

В 1590 г. итальянский физик Галилео Галилей сформулировал закон, который устанавливает четкую зависимость пройденного падающим предметом пути от времени. Также ученым было доказано, что при отсутствии воздушного сопротивления все предметы на Земле падают с одинаковым ускорением, хотя до его открытия было принято считать, что тяжелые предметы падают быстрее.

Была открыта новая величина — ускорение свободного падения, которое состоит из двух составляющих: гравитационного и центробежного ускорений. Обозначается ускорение свободного падения буквой g и имеет различное значение для разных точек земного шара: от 9,78 м/с² (показатель для экватора) до 9,83 м/с² (значение ускорения на полюсах). На точность показателей влияют долгота, широта, время суток и некоторые другие факторы.

Стандартное значение g принято считать равным 9,80665 м/с². В физических расчетах, которые не требуют соблюдения высокой точности, значение ускорения принимают за 9,81 м/с². Для облегчения расчетов допускается принимать значение g равным 10 м/с².

Для того чтобы продемонстрировать, как предмет падает в соответствии с открытием Галилея, ученые устраивают такой опыт: в длинную стеклянную трубку помещают предметы с различной массой, из трубки выкачивают воздух. После этого трубку переворачивают, все предметы под действием силы тяжести падают одновременно на дно трубки, независимо от их массы.

Когда эти же предметы помещены в какую-либо среду, одновременно с силой тяжести на них действует сила сопротивления, поэтому предметы в зависимости от своей массы, формы и плотности будут падать в разное время.

Формулы для расчетов

Существуют формулы, с помощью которых можно рассчитывать различные показатели, связанные со свободным падением. В них используются такие условные обозначения:

1. u — конечная скорость, с которой перемещается исследуемое тело, м/с;
2. h — высота, с которой перемещается исследуемое тело, м;
3. t — время перемещения исследуемого тела, с;
4. g — ускорение (постоянная величина, равная 9,8 м/с²).

Формула для определения расстояния, пройденного падающим предметом при известной конечной скорости и времени падения: h = ut /2.

Формула для расчета расстояния, пройденного падающим предметом по постоянной величине g и времени: h = gt ²/2.

Формула для определения скорости падающего предмета в конце падения при известном времени падения: u = gt .

Формула для расчета скорости предмета в конце падения, если известна высота, с которой падает исследуемый предмет: u = √2 gh.

Интересные факты

Если не углубляться в научные знания, бытовое определение свободного перемещения подразумевает передвижение какого-либо тела в земной атмосфере, когда на него не воздействуют никакие посторонние факторы, кроме сопротивления окружающего воздуха и силы тяжести.

В различное время добровольцы соревнуются между собой, пытаясь установить личный рекорд. В 1962 г. испытатель-парашютист из СССР Евгений Андреев установил рекорд, который был занесен в Книгу рекордов Гиннеса: при прыжке с парашютом в свободном падении он преодолел расстояние в 24500 м, во время прыжка не был использован тормозной парашют.

В 1960 г. американец Д. Киттингер совершил парашютный прыжок с высоты 31 тыс. м, но с использованием парашютно-тормозной установки.

В 2005 г. была зафиксирована рекордная скорость при свободном падении — 553 км/ч, а через семь лет установлен новый рекорд — эта скорость была увеличена до 1342 км/ч. Этот рекорд принадлежит австрийскому парашютисту Феликсу Баумгартнеру, который известен во всем мире своими опасными трюками.

Видео

Посмотрите интересное и познавательное видео, которое расскажет вам о скорости падения тел.

Что такое свободное падение? Это падение тел на Землю при отсутствии сопротивления воздуха. Иначе говоря – падение в пустоте. Конечно, отсутствие сопротивления воздуха – это вакуум, который нельзя встретить на Земле в нормальных условиях. Поэтому мы не будем брать силу сопротивления воздуха во внимание, считая ее настолько малой, что ей можно пренебречь.

Ускорение свободного падения

Проводя свои знаменитые опыты на Пизанской башне Галилео Галилей выяснил, что все тела, независимо от их массы, падают на Землю одинаково. То есть, для всех тел ускорение свободного падения одинаково. По легенде, ученый тогда сбрасывал с башни шары разной массы.

Свободное падение тела

Рассмотрим простой пример свободного падения. Пусть некоторое тело падает с высоты h с нулевой начальной скоростью. Допустим мы подняли рояль на высоту h и спокойно отпустили его. 

Свободное падение – прямолинейное движение с постоянным ускорением. Направим ось координат от точки начального положения тела к Земле. Применяя формулы кинематики для прямолинейного равноускоренного движения, можно записать.

h=v0+gt22.

Так как начальна скорость равна нулю, перепишем:

h=gt22.

Отсюда находится выражение для времени падения тела с высоты h:

t=2hg.

Принимая во внимание, что v=gt, найдем скорость тела в момент падения, то есть максимальную скорость:

v=2hg·g=2hg.

Движение тела, брошенного вертикально вверх

Аналогично можно рассмотреть движение тела, брошенного вертикально вверх с определенной начальной скоростью. Например, мы бросаем вверх мячик.

Пусть ось координат направлена вертикально вверх из точки бросания тела. На сей раз тело движется равнозамедленно, теряя скорость. В наивысшей точки скорость тела равна нулю. Применяя формулы кинематики, можно записать:

v=v0-gt.

Подставив v=0, найдем время подъема тела на максимальную высоту:

t=v0g.

Время падения совпадает со временем подъема, и тело вернется на Землю через t=2v0g.

 Максимальная высота подъема тела, брошенного вертикально:

h=v022g.

Взглянем на рисунок ниже. На нем приведены графики скоростей тел для трех случаев движения с ускорением a=-g. Рассмотрим каждый из них, предварительно уточнив, что в данном примере все числа округлены, а ускорение свободного падения принято равным 10мс2.

Первый график – это падение тела с некоторой высоты без начальной скорости. Время падения tп=1с. Из формул и из графика легко получить, что высота, с которой падало тело, равна h=5м.

Второй график – движение тела, брошенного вертикально вверх с начальной скоростью v0=10 мс. Максимальная высота подъема h=5м. Время подъема и время падения tп=1с.

Третий график является продолжением первого. Падающее тело отскакивает от поверхности и его скорость резко меняет знак на противоположный. Дальнейшее движение тела можно рассматривать по второму графику.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

С задачей о свободном падении тела тесно связана задача о движении тела, брошенного под определенным углом к горизонту. Так, движение по параболической траектории можно представить как сумму двух независимых движений относительно вертикальной и горизонтальной осей.

Вдоль оси OY тело движется равноускоренно с ускорением g, начальная скорость этого движения – v0y. Движение вдоль оси OX – равномерное и прямолинейное, с начальной скоростью v0x.

Условия для движения вдоль оси ОХ:

x0=0; v0x=v0cosα; ax=0.

Условия для движения вдоль оси OY:

y0=0; v0y=v0sinα; ay=-g.

Приведем формулы для движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Время полета тела:

t=2v0sinαg.

Дальность полета тела:

L=v02sin2αg.

Максимальная дальность полета достигается при угле α=45°.

Lmax=v02g.

Максимальная высота подъема:

h=v02sin2α2g.

Отметим, что в реальных условиях движение тела, брошенного под углом к горизонту, может проходить по траектории, отличной от параболической вследствие сопротивления воздуха и ветра. Изучением движения тел, брошенных в пространстве, занимается специальная наука – баллистика.