تسريع السقوط الحر للكوكب: تفسيرات مفصلة


تتناول هذه المقالة تسارع السقوط الحر للكوكب. يشير السقوط الحر إلى انخفاض ارتفاع الجسم بسبب تأثير الجاذبية. الجاذبية هي قوة السحب لأسفل المسؤولة عن سقوط الأجسام لأسفل وليس لأعلى.

في هذه المقالة سوف ندرس تسارع السقوط الحر لجسم ما على كوكب ما. تختلف قوة الجاذبية لكل كوكب بسبب اختلاف تسارع سقوط الأجسام الحرة أيضًا. سنأخذ مثال الأرض وندرس تسريع سقوط الجسم الحر على الأرض حيث أن إجراءات مماثلة تنطبق على الكواكب الأخرى.

ما هو السقوط الحر؟

كما تمت مناقشته في القسم أعلاه ، يشير السقوط الحر إلى الحركة الهبوطية لجسم يخضع لتأثير الجاذبية.

أي شيء ينزل من تلقاء نفسه دون تدخل قوة خارجية بخلاف الجاذبية يشار إليه بالسقوط الحر. يتسارع الجسم في البداية ثم يصل إلى ثابت تسمى السرعة كمحطة طرفية ● السرعة. سنناقش حول هذا الموضوع بالتفصيل في أقسام أخرى.

تسارع السقوط الحر للكوكب
الصورة: السقوط الحر للفاكهة

اعتمادات الصورة: Zátonyi Sándor ، (ifj.) فيزبيدسقوط محصول التفاحCC BY 3.0

كيف تجد تسارع السقوط الحر للكوكب؟

لحساب تسارع السقوط الحر للكوكب ، نستخدم الصيغة التي تمت مناقشتها في القسم أدناه-

ز = GM / R.2

أين،

G هو ثابت الجاذبية

R هو نصف قطر الكوكب

M هي كتلة الكوكب

تسارع السقوط الحر على الأرض

يُطلق على تسارع السقوط الحر على الأرض g أو التسارع بسبب الجاذبية. يتم حساب قيمة g باستخدام الصيغة التي تمت مناقشتها أعلاه.

بعد استبدال قيم كتلة الأرض ونصف قطر الأرض في الصيغة ، نحصل على التسارع الناتج عن الجاذبية على الأرض 9.8 م / ث 2.

هل التسارع صفر في السقوط الحر؟

نعم. يتسارع الجسم أولاً إلى حد ما ثم يصل إلى سرعة ثابتة. تسمى هذه السرعة بالسرعة النهائية.

أقصى تسارع يمكن أن يحققه الجسم هو تسارع السقوط الحر للجسم الموجود على هذا الكوكب بعينه. على الأرض ، لا يمكن أن يتجاوز الجسم الحر الساقط أكثر من 9.8 م / ث 2. بعد تحقيق قيمة التسارع هذه ، ستصل الأجسام إلى سرعة ثابتة تسمى السرعة النهائية.

ما هو التسارع أثناء السقوط الحر؟

لقد ناقشنا بالفعل التسارع الذي حققته الأشياء أثناء السقوط الحر. التسارع هو نتيجة سحب القوة بواسطة الجاذبية.

تسحب الجاذبية الجسم نحو سطح الكوكب. هذا لأن قوة الجاذبية جذابة بطبيعتها والكتل تجذب كتلًا أخرى نحو مراكزها. على الأرض ، يكون التسارع أثناء السقوط الحر g. قيمة g 9.8 م / ث 2.

أمثلة على السقوط الحر

السقوط الحر شيء شائع جدًا قد نلاحظه في حياتنا اليومية. يوضح القسم أدناه أمثلة مختلفة للسقوط الحر.

  • القفز بالمظلات- عندما نذهب إلى القفز بالمظلات ، فإن سرعتنا الرأسية تساوي صفرًا. فقط العنصر الأفقي للسرعة هو غير الصفر. بعد أن نقفز من المستوى ، تبدأ سرعتنا في الزيادة في الاتجاه السالب y. ننجذب نحو الأرض بسبب الجاذبية. نشهد سقوطًا حرًا تحت تأثير الجاذبية وتسارعنا يساوي g أي 9.8 م / ث 2.
  • القفز من الهاوية - عندما نقف على حافة الجرف ونقفز عموديًا لأسفل (الغوص يخلق مسارًا مكافئًا) ، فإننا نشهد السقوط الحر. ننزل بعجلة 9.8 م / ث 2. تعتبر مقاومة الهواء ضئيلة. يصبح عامل مقاومة الهواء مهمًا أثناء التعامل مع الأشياء الخفيفة مثل الريش والقطن. تأثير الجاذبية هو نفسه بالنسبة لجميع الكائنات ، في ظروف الفراغ تصطدم جميع الأجسام بالأرض في نفس الوقت.
  • انخفاض الذراعين - يجب أن نكون جميعًا قد شاهدنا مقاطع فيديو لأنظمة الأسلحة تسقط من الطائرات المقاتلة أو الطائرات. يتم رفع الذراع وفتح أبواب الطائرة تحت سطح جسم الطائرة ، ونتيجة لذلك يبدأ السلاح في النزول بسرعة 9.8 م / ث 2. في البداية كانت السرعة الرأسية للسلاح تساوي صفرًا. يزيد السلاح سرعته عند فتح الأبواب ويبدأ في النزول.
  • إسقاط كائن- اسقاط شيء يشبه اسقاط السلاح. الشرط الوحيد اللازم لحدوث السقوط الحر هو أن السرعة الابتدائية يجب أن تكون صفرًا ولا يجب أن تعمل أي قوة خارجية أخرى غير الجاذبية على الجسم. يبدأ الجسم في الانخفاض بمعدل 9.8 م / ث 2.
  • سقوط الهاتف من الجيب - عندما يكون الهاتف داخل الجيب ، تكون السرعة الرأسية الأولية للهاتف صفرًا. يكتسب الهاتف سرعة عمودية فقط عندما يخرج من الجيب ويبدأ في السقوط. عندما يحدث هذا ، ينزل الهاتف بمعدل 9.8 م / ث 2.
  • الترباس فضفاض- عندما يتم فك البرغي ، فإنه يميل إلى السقوط على الأرض. عندما يتم توصيله بالجوز ، تكون السرعة العمودية صفرًا ، بمجرد انزلاق الترباس ويبدأ في السقوط لأسفل ، يتعرض البرغي للسقوط الحر. سيبدأ المزلاج ببساطة في النزول بتسارع 9.8 م / ث 2.
  • شلال- في الشلالات ، يسقط الماء من الجرف في حركة السقوط الحر. ينزل الماء بمعدل 9.8 م / ث 2. المسار الدقيق للماء هو قطع مكافئ ولكن يمكننا اعتباره تحت حركة السقوط الحر لأن المسار المكافئ لا يكاد يذكر.
  • الوقوع في حفرة- عندما نسير ونقع فجأة في حفرة محفورة لغرض الصيانة فإننا نعاني من السقوط الحر. تصبح عجلة الجسم 9.8 م / ث 2. كلما كان عمق الحفرة أكبر ، كلما زاد الوقت الذي سنضطر إلى تحقيق أقصى سرعة نهائية ، وستكون قوة التأثير أكبر.
  • المرحلة الأولى من إطلاق الصواريخ- عندما تصل الصواريخ إلى ارتفاع معين ، فإنها تطلق كتلة غير مرغوب فيها إلى الأرض. تحتوي المرحلة الأولى من الصواريخ على معظم الوقود والمحركات. يتم فصل المحرك الأول عن الصاروخ بسبب حركة السقوط الحر. تسقط المرحلة الأولى من معززات الصواريخ بتسارع 9.8 م / ث 2.
  • المرحلة الثانية من إطلاق الصواريخ- على غرار المرحلة الأولى ، تعود المرحلة الثانية أيضًا إلى الأرض. أسباب عودتهم إلى الأرض هي نفسها. يتم فصل المرحلة الثانية أيضًا بطريقة مماثلة للمرحلة الأولى. معدل التسارع الذي تسقط به المرحلة الثانية يساوي أيضًا 9.8 م / ث 2.
  • سقوط الأوراق الجافة من الشجرة- عندما تجف الأوراق ، تنفصل عن الفرع الرئيسي وتسقط على الأرض. عندما يتم ربطها بالجذع أو الفرع ، تكون سرعتها الأولية صفرًا وتكون في حالة سكون. عندما يتم فصلهم ، يسقطون بسبب قوة الجاذبية. ينخفضون بمعدل 9.8 م / ث 2. قد تتأرجح الأوراق هنا وهناك بسبب مقاومة الهواء عندما تكون سرعة الرياح عالية جدًا ولكن تأثير الجاذبية هو نفسه على جميع الكائنات بما في ذلك الأوراق.
  • تساقط الثمار من الشجرة - على غرار الأوراق ، تسقط الثمار أيضًا بطريقة مماثلة. استلهم نيوتن من دراسة الجاذبية من تفاحة سقطت على رأسه. معدل تسارع سقوط الفاكهة من الشجرة يساوي أيضًا 9.8 م / ث 2. لا تتحرك الثمرة أبدًا في الاتجاه الصاعد ، بل تسقط فقط في الاتجاه الهابط لأن الجاذبية تعمل في الاتجاه الهابط.

أيضا ، يرجى النقر لمعرفة المزيد تسارع السقوط الحر مع مرور الوقت.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات