СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ
Наиболее распространенный вид движения с постоянным ускорением —
свободное падение тел.
При падении любого тела на Землю из состояния покоя его скорость
увеличивается. Ускорение, сообщаемое телам земным шаром, направлено
вертикально вниз. Долгое время считали, что Земля сообщает разным телам
различные ускорения.
Простые наблюдения как будто подтверждают это. Птичье перо или лист
бумаги падают гораздо медленнее, чем камень. Вот почему со времен
Аристотеля (греческого ученого, жившего в IV в. до н. э.) считалось
незыблемым мнение, что ускорение, сообщаемое Землей телу, тем больше,
чем тяжелее тело.
Только Галилею удалось опытным путем доказать, что в действительности
это не так.
Нужно учитывать сопротивление воздуха.
Именно оно искажает картину свободного падения тел, которую можно
было бы наблюдать в отсутствие земной атмосферы.
Само понятие ускорения как строго определенной физической величины
впервые было введено Галилеем.
Опыты Галилея
Вначале Галилей установил, что свободное падение является
равноускоренным движением. Падение тел происходит очень быстро.
Поэтому для исследования движения необходимо измерять очень малые
промежутки времени. В те времена это делать не умели.
Галилей догадался, что можно как бы замедлить свободное падение,
изучая скатывание шаров по наклонному желобу.
При этом он получил формулу для вычисления пути
at 2
S
2
Галилей обнаружил, что шары одинакового диаметра, изготовленные из
дерева, золота, слоновой кости, движутся по желобу с одинаковыми
ускорениями
a
2S
t2
Итак, ускорения не зависят от массы шаров!
Далее ученый обнаружил, что с увеличением наклона желоба модуль
ускорения
увеличивается,
но
остается
одинаковым для тел различных масс.
Свободному падению соответствует движение
по
вертикально
поставленному
желобу.
Следовательно,
тела
должны
падать с
одинаковым ускорением, не зависящим от их
массы.
Для проверки своего предположения Галилей,
по преданию, наблюдал падение со знаменитой
наклонной Пизанской башни (рис. 1) различных
тел (пушечное ядро, мушкетная пуля и т. д.).
Все эти тела достигали поверхности Земли
практически одновременно.
Таким образом, Галилей впервые доказал, что
земной шар сообщает всем телам вблизи
поверхности Земли одно и то же ускорение.
Впоследствии были созданы вакуумные
насосы, которые позволили осуществить
действительно свободное падение тел.
Рис.1
1 падением называется движение тела только под влиянием
Свободным
притяжения к Земле.
Опыт Ньютона
Особенно прост и убедителен опыт с так называемой
трубкой Ньютона.
В стеклянную трубку помещают различные предметы: дробинки, кусочки пробки, пушинки и т. д.
Если теперь перевернуть трубку так, чтобы эти
предметы могли падать, то быстрее всего промелькнет
дробинка, за ней кусочки пробки и, наконец, плавно
опустится пушинка (рис. 2 а).
Но если выкачать из трубки воздух, то все
произойдет совершенно иначе: пушинка будет падать, не
отставая от дробинки и пробки (рис. 2 б).
Значит, ее движение задерживалось сопротивлением
воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении, например, пробки. Когда же на эти тела действует
только притяжение к Земле, то все они падают с одним и
тем же ускорением.
Конечно, на основании данного опыта еще нельзя
Рис.2
1
утверждать, что ускорение всех тел под действием притяжения Земли строго
одинаково. Но и более точные опыты, проведенные с помощью самой
совершенной современной экспериментальной техники, приводят к таким же
результатам.
Итак, земной шар сообщает всем без исключения телам одно и то же
ускорение. Если сопротивление воздуха отсутствует, то вблизи поверхности
Земли ускорение падающего тела постоянно.
Чтобы вернуться назад - закрой этот файл.