Re: Една задачка!
СВОБОДНО ПАДАНЕ НА ТЕЛАТА
1.Как падат телата?
Ако пуснем едновременно от една и съща височина тежко метално топче и леко перце, ще установим, че топчето се устремява по права линия вертикално надолу и бързо увеличава скоростта си. Перцето през това време се "поклаща" във въздуха и много по - бавно се спуска надолу. Тези наблюдения дават право на древногръцкият философ Аристотел да направи извода, че тежките тела имат свойството да падат по - бързо от леките тела. Минават векове, преди Галилей да обори това общоприето по онова време схващане. Галилей обръща внимание на факта, че телата падат във въздушна среда и въздухът оказва съпротивление на тяхното движение. Колкото по - леко е тялото и колкото по - голяма е неговата повърхност, толкова по - забелижимо е влиянието на въздуха. Ако пуснем едновременно от една и съща височина топка за тенис и лист хартия топката ще изпревари листа и първа ще достигне земната повърхност. Ако смачкаме хартията на топче, то ще падне почти едновременно с топката. Хартиеното топче има много по - малка повърхност от листа, затова съпротивлението, което оказва въздухът и движението му е по - малко.
Съпротивлението на въздуха оказва влияние на падащите тела.
Изводите, до които достига Галилей, могат да се обобщят по следния начин:
В отсъствие на съпротивление на въздуха всички тела падат към земята с едно и също постоянно ускорение, което не зависи от тяхната маса, форма, обем или плътност.
Такова движение се нарича свободно падане. Свободно падане в "чист вид" е възможно в безвъздушно пространство (вакуум). То се демонстрира със следния ефектен образ. В дълъг стъклен цилиндър се поставят метално топче и перце. Във въздушна среда топчето пада по -бързо от перцето. С помпа се изтегля въздухът от цилиндъра. Във вакуум двете тела падат едновременно.
а) Във въздушна среда топчето пада по-бързо от перцето;
б) във вакуум двете тела падат едновременно
2. Научен метод на Галилей
Галилей пръв осъзнава, че една научна теория трябва не само да обяснява вече наблюдаваните факти, но и да предсказва нови факти, които след това да се проверят експериментално. Научният метод на Галилей се състои в следното: от налюденията и опитите се формулират предположения, наречени научна хипотеза. Хипотезата съдържа нещо ново, което не може непосредствено да се извлече като извод от опита. С помощта на хипотезата математически (логически) се извеждат определени следствия, предсказват се нови факти исе проверяват експериментално. Експерименталната проверка на следствията превръща хипотезата в научен закон или теория. Научния метод на Галилей се проявява при проведеното от него изследване на падането на телата. Галилей предполага, че всички тела падат с постоянно ускорение. Това е неговата научна хипотеза. Чрез математически пресмятания получава следствие от хипотезата: изминатият от тялото при свободно падане (равноускорително движение) път s рабва да е правопропорционален на квадрата на времето t на падане (s~t2). Екперименталната техника по онова време не позволява непосредствено да се провери този извод. Затова Галилей го проверява косвено, като изследва движението на тяло по наклонена равнина.
По наклонена равнина се движи равноускорително.
Той взема дълга гладка дъска с улей и я закрепва под определен ъгъл спрямо хоризонталаната равнина. Пуска без начална скорост топче по улея и определя пътищата, които то изминава за равни интервали от време. Измерванията показват, че по наклонена равнина топчето се движи равноускорително. При увеличаване ъгъла на наклона топчето продължава да се движи равноускорително, но с по - голямо ускорение. Оттук Галилей прави извода, че свободното падане също е равноускорително движение, тъй като вертикалното движение надолу при свободното падане може да се разглежда като движение по наклонена равнина. По този начин опитът потвърждава основната хипотеза, че телата падат с постоянно ускорение.
3. Земно ускорение
Ускорението при свободно падане в близост до земната повърхност се означава с g и се нарича земно ускорение. То е приблизително равно на
g = 9,8 m/s2
Ако в началния момент тялото е в покой, свободното падане се извършва вертикално надолу по права линия. Направлението на вертикалната линия може да се определи с отвес - метален конус, завързан с конец. Продължението на отвесната линия преминава през центъра на земята.
Оставени без опора, телата падат вертикално надолу. Легендата разказва, че Галилей е демонстрирал свободното падане от наклонената кула в град Пиза.
За свободното падане са в сила законите за скоростта и пътя при равноускорително движение без начална скорост, в които трябва да се положи a = g:
v = gt; закон за скоростта
s = gt2/2 пътя при свободно падане
В някои случаи преди да започнат да падат свободно телата имат начална скорост. Тогава тяхната траектория може да не е права линия. Например хвърленият напред камък също пада върху земната повърхност, но се движи по криволинейна траектория.
Когато тялото има начална скорост, свободното падане може да се извършва по криволинейма траектория.