Мысль, что тела падают на землю из-за притяжения их земным шаром, является далеко не новой: об этом знали еще древние ученые, например, Платон.Наша планета Земля делает «тяжелым» все, что есть на Земле: и камень, который лежит, и подброшенный мяч, и капли воды, и снежинки, которые летят на Землю, и людей, стоят они на месте или идут по улице. Все и всех притягивает к себе Земля.На столе стоит ваза. На нее действует сила притяжения, но стол не дает ей упасть. Одно неловкое движение – и вот, ваза уже летит на пол под действием земного притяжения и вдребезги разбивается. Сила тяжести действует сквозь воду, воздух, сквозь любые твердые преграды. И как только предмет лишается опоры, то он немедленно падает вниз.Чудесной силой притяжения обладает не только планета Земля, но и мельчайшие пылинки, и тяжелые гири, и мошки, и слоны, и даже люди. Сила взаимного притяжения предметов разная. Она зависит от массы предметов. Чем больше масса, тем сильнее притяжение. И движутся предметы под воздействием этой силы с разной скоростью: легкие – быстро, более массивные – медленнее. Вот и кажется, что притягивает быстрее тот, кто тяжелее.Без земного притяжения было бы плохо. Дома съезжали бы со своих фундаментов, вода выплеснулась бы из океанов, воздух мгновенно весь улетел в космос, и нам нечем стало бы дышать. Да и мы сами, если бы нас не притягивала больше Земля, превратились бы в космических странников. Печальная картина.Откуда берется сила притяжения – загадка, над которой ломают головы ученые всего мира. И, может быть, эта тайна скоро будет раскрыта…
Минимальная кинетическая энергия будет в верхней точке траектории (в вершине параболы), в этой точке вертикальная составляющая скорости (проекция скорости на вертикальную ось) равна нулю, и, как известно горизонтальная составляющая скорости - постоянна. максимальная кинетическая энергия будет или в начальный момент, или в момент падения. Будем считать, что тело брошено с поверхности земли. Имеем. E_k_min = (m/2)*(v_x)^2; E_k_max = (m/2)*(v0)^2; (v0)^2 = (v0_y)^2 + (v_x)^2; по условию E_k_max = 2*E_k_min; (m/2)*( (v0_y)^2 + (v_x)^2 ) = 2*(m/2)*(v_x)^2; (v0_y)^2 + (v_x)^2 = 2*(v_x)^2; (v0_y)^2 = (v_x)^2; v0_y = v_x; итак: v0_y = v_x; tg(a) = v0_y/v_x = 1; a = arctg(1) = 45 градусов.
Если тело свободно падает с некоторой высоты h, измерьте ее при дальномера или любого другого при Рассчитайте скорость падения тела v, найдя корень квадратный из произведения ускорения свободного падения на высоту и число 2, v=√(2∙g∙h). Если перед началом отсчета времени тело уже имело скорость v0, то к получившемуся результату прибавьте ее значение v=√(2∙g∙h)+v0. 2 Пример. Тело свободно падает с высоты 4 м при нулевой начальной скорости. Какова будет его скорость при достижении земной поверхности? Рассчитайте скорость падения тела по формуле, учитывая, что v0=0. Произведите подстановку v=√(2∙9,81∙4)≈8,86 м/с. 3 Измерьте время падения тела t электронным секундомером в секундах. Найдите его скорость в конце отрезка времени, которое продолжалось движение прибавив к начальной скорости v0 произведения времени на ускорение свободного падения v=v0+g∙t. 4 Пример. Камень начал падение с начальной скоростью 1 м/с. Найдите его скорость через 2 с. Подставьте значения указанных величин в формулу v=1+9,81∙2=20,62 м/с. 5 Рассчитайте скорость падения тела, брошенного горизонтально. В этом случае его движение является результатом двух типов движения, в которых одновременно принимает участие тело. Это равномерное движение по горизонтали и равноускоренное - по вертикали. В результате траектория тела имеет вид параболы. Скорость тела в любой момент времени будет равна векторной сумме горизонтальной и вертикальной составляющей скорости. Поскольку угол между векторами этих скоростей всегда прямой, то для определения скорости падения тела, брошенного горизонтально, воспользуйтесь теоремой Пифагора. Скорость тела будет равна корню квадратному из суммы квадратов горизонтальной и вертикальной составляющих в данный момент времени v=√(v гор²+ v верт²). Вертикальную составляющую скорости рассчитывайте по методике, изложенной в предыдущих пунктах. 6 Пример. Тело брошено горизонтально с высоты 6 м со скоростью 4 м/с. Определите его скорость при ударе о землю. Найдите вертикальную составляющую скорости при ударе о землю. Она будет такой же, как если бы тело свободно падало с заданной высоты v верт =√(2∙g∙h). Подставьте значение в формулу и получите v=√(v гор²+ 2∙g∙h)= √(16+ 2∙9,81∙6)≈11,56 м/с.
