თავისუფალი ვარდნის აჩქარება, ფორმულები. რატომ ეცემა ვაკუუმში მყოფი სხეულები ერთნაირად - სასწავლო კურსები

თავისუფალი ვარდნა არის სხეულების მოძრაობა მხოლოდ დედამიწის მიზიდულობის გავლენის ქვეშ (გრავიტაციის გავლენის ქვეშ)

დედამიწის პირობებში სხეულების დაცემა პირობითად თავისუფლად ითვლება, რადგან როდესაც სხეული ჰაერში ვარდება, ყოველთვის არის ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა.

იდეალური თავისუფალი ვარდნა შესაძლებელია მხოლოდ ვაკუუმში, სადაც არ არის ჰაერის წინააღმდეგობა და მიუხედავად მასისა, სიმკვრივისა და ფორმისა, ყველა სხეული ერთნაირად სწრაფად ეცემა, ანუ დროის ნებისმიერ მომენტში სხეულებს აქვთ იგივე მყისიერი სიჩქარე და აჩქარება.

თქვენ შეგიძლიათ დააკვირდეთ სხეულების იდეალურ თავისუფალ ვარდნას ნიუტონის მილში, თუ მისგან ჰაერს ტუმბოს გამოყენებით ამოტუმბავთ.

შემდგომი მსჯელობისას და ამოცანების ამოხსნისას უგულებელვყოფთ ჰაერთან ხახუნის ძალას და მიწიერ პირობებში სხეულების დაცემას იდეალურად თავისუფლად მივიჩნევთ.

გრავიტაციის აჩქარება

თავისუფალ ვარდნისას დედამიწის ზედაპირთან მახლობლად ყველა სხეული, განურჩევლად მათი მასისა, იძენს ერთსა და იმავე აჩქარებას, რომელსაც აჩქარება ეწოდება. თავისუფალი ვარდნა.
გრავიტაციული აჩქარების სიმბოლოა გ.

დედამიწაზე გრავიტაციის აჩქარება დაახლოებით ტოლია:
გ = 9,81 მ/წ2.

გრავიტაციის აჩქარება ყოველთვის მიმართულია დედამიწის ცენტრისკენ.

დედამიწის ზედაპირთან ახლოს მიზიდულობის ძალის სიდიდე მუდმივია, ამიტომ სხეულის თავისუფალი დაცემა არის სხეულის მოძრაობა მუდმივი ძალის გავლენის ქვეშ. მაშასადამე, თავისუფალი ვარდნა არის ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობა.

მიზიდულობის ვექტორი და მის მიერ შექმნილი მიზიდულობის აჩქარება ყოველთვის ერთნაირად არის მიმართული.

თანაბრად აჩქარებული მოძრაობის ყველა ფორმულა გამოიყენება თავისუფლად ჩამოვარდნილ სხეულებზე.

სიჩქარის სიდიდე სხეულის თავისუფალი ვარდნის დროს ნებისმიერ დროს:

სხეულის მოძრაობა:

ამ შემთხვევაში აჩქარების ნაცვლად A,გრავიტაციის აჩქარება შედის თანაბრად აჩქარებული მოძრაობის ფორმულებში გ=9,8მ/წ2.

იდეალური დაცემის პირობებში, იმავე სიმაღლიდან ჩამოვარდნილი სხეულები აღწევს დედამიწის ზედაპირს, აქვთ იგივე სიჩქარე და ერთსა და იმავე დროს ატარებენ დაცემაში.

იდეალური თავისუფალი ვარდნისას სხეული დედამიწას უბრუნდება საწყისი სიჩქარის სიდიდის ტოლი სიჩქარით.

სხეულის დაცემის დრო უდრის დროს, როცა ის მაღლა მოძრაობს სროლის მომენტიდან სრულ გაჩერებამდე უმაღლესი წერტილიფრენა.

მხოლოდ დედამიწის პოლუსებზე ეცემა სხეულები მკაცრად ვერტიკალურად. პლანეტის ყველა სხვა წერტილში, თავისუფლად ჩამოვარდნილი სხეულის ტრაექტორია გადახრის აღმოსავლეთისკენ კარიოლისის ძალის გამო, რომელიც წარმოიქმნება მბრუნავ სისტემებში (ე.ი. გავლენას ახდენს დედამიწის ბრუნვის გავლენა მისი ღერძის გარშემო).

ᲘᲪᲘ

რა არის სხეულების დაცემა რეალურ პირობებში?

თუ იარაღს ვერტიკალურად ზევით ესვრით, მაშინ, ჰაერთან ხახუნის ძალის გათვალისწინებით, ნებისმიერი სიმაღლიდან თავისუფლად ჩამოვარდნილი ტყვია ადგილზე შეიძენს სიჩქარეს არაუმეტეს 40 მ/წმ.

რეალურ პირობებში, ჰაერის მიმართ ხახუნის ძალის არსებობის გამო, სხეულის მექანიკური ენერგია ნაწილობრივ გარდაიქმნება თერმულ ენერგიად. შედეგად, სხეულის აწევის მაქსიმალური სიმაღლე უფრო ნაკლები აღმოჩნდება, ვიდრე ეს შეიძლება იყოს უჰაერო სივრცეში გადაადგილებისას და დაღმართის დროს ტრაექტორიის ნებისმიერ წერტილში სიჩქარე აღმოჩნდება ასვლის სიჩქარეზე ნაკლები.

ხახუნის არსებობისას დაცემით სხეულებს აქვთ g-ის ტოლი აჩქარება მხოლოდ მოძრაობის საწყის მომენტში. სიჩქარის მატებასთან ერთად აჩქარება მცირდება და სხეულის მოძრაობა ერთგვაროვანია.

ᲗᲐᲕᲐᲓ ᲒᲐᲐᲙᲔᲗᲔ

როგორ იქცევიან დაცემული სხეულები რეალურ პირობებში?

აიღეთ პლასტმასის, სქელი მუყაოს ან პლაივუდისგან დამზადებული პატარა დისკი. უბრალო ქაღალდიდან დავჭრათ იგივე დიამეტრის დისკი. აწიეთ ისინი მაღლა, ჩაატარეთ ისინი სხვადასხვა ხელები, იმავე სიმაღლეზე და ერთდროულად გამოუშვით. მძიმე დისკი უფრო სწრაფად დაეცემა, ვიდრე მსუბუქი. დაცემისას თითოეულ დისკზე ერთდროულად მოქმედებს ორი ძალა: სიმძიმის ძალა და ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა. დაცემის დასაწყისში მიზიდულობის შედეგად მიღებული ძალა და ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა უფრო დიდი იქნება უფრო დიდი მასის მქონე სხეულისთვის და უფრო მძიმე სხეულის აჩქარება უფრო დიდი. სხეულის სიჩქარის მატებასთან ერთად იზრდება ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა და თანდათან უტოლდება სიმძიმის ძალას დაცემის სხეულები იწყებენ მოძრაობას თანაბრად, მაგრამ სხვადასხვა სიჩქარით (უფრო მძიმე სხეულს აქვს უფრო მაღალი სიჩქარე).
ჩამოვარდნილი დისკის მოძრაობის მსგავსად, შეიძლება განვიხილოთ პარაშუტისტის მოძრაობა, რომელიც ჩამოვარდა თვითმფრინავიდან დიდი სიმაღლიდან გადახტომისას.

უფრო მძიმე პლასტმასის ან პლაივუდის დისკზე დადეთ მსუბუქი ქაღალდის დისკი, ასწიეთ ისინი სიმაღლეზე და ერთდროულად გაათავისუფლეთ. ამ შემთხვევაში ისინი ერთდროულად დაეცემა. აქ ჰაერის წინააღმდეგობა მოქმედებს მხოლოდ მძიმე ქვედა დისკზე და გრავიტაცია თანაბარ აჩქარებას ანიჭებს სხეულებს, მიუხედავად მათი მასებისა.

თითქმის ხუმრობა

პარიზელმა ფიზიკოსმა ლენორმანმა, რომელიც მე-18 საუკუნეში ცხოვრობდა, აიღო ჩვეულებრივი წვიმის ქოლგები, დაამაგრა სპიკების ბოლოები და გადახტა სახლის სახურავიდან. შემდეგ თავისი წარმატებებით გამხნევებულმა გააკეთა სპეციალური ქოლგა წნული სავარძლით და სასწრაფოდ ჩამოვარდა მონპელიეს კოშკიდან. ქვემოთ მას ენთუზიაზმით სავსე მაყურებელი აკრავდა. რა ქვია შენს ქოლგას? პარაშუტით! - უპასუხა ლენორმანმა (ამ სიტყვის პირდაპირი თარგმანი ფრანგულიდან არის "დაცემის წინააღმდეგ").

საინტერესოა

თუ დედამიწას გაბურღავთ და იქ ქვას ესვრით, რა მოუვა ქვას?
ქვა დაეცემა, შუა გზაზე მოხვდება მაქსიმალური სიჩქარე, შემდეგ ინერციით გაფრინდება და დედამიწის მოპირდაპირე მხარეს მიაღწევს და მისი საბოლოო სიჩქარე საწყისის ტოლი იქნება. დედამიწის შიგნით თავისუფალი ვარდნის აჩქარება პროპორციულია დედამიწის ცენტრამდე მანძილისა. ჰუკის კანონის თანახმად, ქვა ზამბარზე სიმძიმევით გადაადგილდება. თუ ქვის საწყისი სიჩქარე ნულია, მაშინ ლილვში ქვის რხევის პერიოდი უდრის თანამგზავრის ბრუნვის პერიოდს დედამიწის ზედაპირთან, იმისდა მიუხედავად, თუ როგორ იჭრება სწორი ლილვი: ცენტრის გავლით. დედამიწის ან რომელიმე აკორდის გასწვრივ.

თავისუფალი ვარდნა არის ობიექტების მოძრაობა ვერტიკალურად ქვემოთ ან ვერტიკალურად ზემოთ. ეს არის ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობა, მაგრამ მისი განსაკუთრებული ტიპი. ამ მოძრაობისთვის მოქმედებს ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობის ყველა ფორმულა და კანონი.

თუ სხეული ვერტიკალურად დაფრინავს ქვემოთ, მაშინ ის აჩქარებს, ამ შემთხვევაში სიჩქარის ვექტორი (მიმართული ვერტიკალურად ქვემოთ) ემთხვევა აჩქარების ვექტორს. თუ სხეული დაფრინავს ვერტიკალურად ზემოთ, მაშინ ის ანელებს ამ შემთხვევაში, სიჩქარის ვექტორი (მიმართული ზემოთ) არ ემთხვევა აჩქარების მიმართულებას. თავისუფალი ვარდნის დროს აჩქარების ვექტორი ყოველთვის მიმართულია ვერტიკალურად ქვემოთ.

სხეულების თავისუფალი ვარდნის დროს აჩქარება მუდმივი მნიშვნელობაა.
ეს ნიშნავს, რომ არ აქვს მნიშვნელობა რომელი სხეული დაფრინავს ზემოთ ან ქვემოთ, მისი სიჩქარე იგივე შეიცვლება. მაგრამ ერთი გაფრთხილებით, თუ შესაძლებელია ჰაერის წინააღმდეგობის ძალის უგულებელყოფა.

სიმძიმის გამო აჩქარება ჩვეულებრივ აღინიშნება აჩქარების გარდა სხვა ასოებით. მაგრამ სიმძიმის და აჩქარების გამო აჩქარება იგივე ფიზიკური რაოდენობაა და მათ აქვთ იგივე ფიზიკური მნიშვნელობა. ისინი თანაბრად მონაწილეობენ თანაბრად აჩქარებული მოძრაობის ფორმულებში.

ჩვენ ვწერთ "+" ნიშანს ფორმულებში, როდესაც სხეული დაფრინავს (აჩქარებს), ნიშანს "-" - როდესაც სხეული მაღლა დაფრინავს (ანელებს)

ყველამ იცის სკოლის ფიზიკის სახელმძღვანელოებიდან, რომ ვაკუუმში კენჭი და ბუმბული ერთნაირად დაფრინავენ. მაგრამ ცოტას ესმის, რატომ ეშვება ვაკუუმში სხვადასხვა მასის სხეულები ერთდროულად. რაც არ უნდა თქვას, ვაკუუმში არიან თუ ჰაერში, მათი მასა განსხვავებულია. პასუხი მარტივია. დედამიწის გრავიტაციული ველით გამოწვეული სხეულების დაცემას (მიზიდულობა) ამ სხეულებისთვის განსხვავებულია. ქვისთვის ის უფრო დიდია (რადგან ქვას მეტი მასა აქვს), ბუმბულისთვის უფრო პატარაა. მაგრამ არ არსებობს დამოკიდებულება: რაც უფრო დიდია ძალა, მით მეტია აჩქარება! შევადაროთ, იგივე ძალით ვმოქმედებთ მძიმე კაბინეტზე და მსუბუქ საწოლის მაგიდაზე. ამ ძალის გავლენით საწოლის მაგიდა უფრო სწრაფად გადავა. და იმისათვის, რომ კარადა და საწოლის მაგიდა თანაბრად იმოძრაონ, კარადაზე უფრო ძლიერი გავლენა უნდა იქონიოს, ვიდრე საწოლის მაგიდაზე. დედამიწაც იგივეს აკეთებს. ის იზიდავს უფრო მძიმე სხეულებს უფრო დიდი ძალით, ვიდრე მსუბუქი. და ეს ძალები ნაწილდება მასებს შორის ისე, რომ ყველა ერთდროულად ვარდება ვაკუუმში, განურჩევლად მასისა.

მოდით ცალკე განვიხილოთ ჰაერის წინააღმდეგობის გაჩენის საკითხი. ავიღოთ ორი იდენტური ფურცელი. ერთ-ერთ მათგანს დავამტვრევთ და ამავდროულად გავუშვებთ. დაქუცმაცებული ფოთოლი უფრო ადრე დაეცემა მიწაზე. Აქ სხვადასხვა დროსდაცემა არ არის დაკავშირებული სხეულის წონასთან და სიმძიმასთან, არამედ გამოწვეულია ჰაერის წინააღმდეგობით.

განვიხილოთ სხეული, რომელიც ეცემა გარკვეული სიმაღლიდან თსაწყისი სიჩქარის გარეშე. თუ OU-ის კოორდინატთა ღერძი მიმართულია ზემოთ, კოორდინატების წარმოშობის გასწორება დედამიწის ზედაპირთან, ჩვენ ვიღებთ ამ მოძრაობის ძირითად მახასიათებლებს.

ვერტიკალურად ზევით გადაყრილი სხეული ერთნაირად მოძრაობს გრავიტაციის აჩქარებით. ამ შემთხვევაში, სიჩქარისა და აჩქარების ვექტორები მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით, ხოლო სიჩქარის მოდული დროთა განმავლობაში მცირდება.

ᲛᲜᲘᲨᲕᲜᲔᲚᲝᲕᲐᲜᲘ!ვინაიდან სხეულის მაქსიმალურ სიმაღლემდე აწევა და შემდგომი ვარდნა მიწის დონეზე არის აბსოლუტურად სიმეტრიული მოძრაობები (იგივე აჩქარებით, მხოლოდ ერთი ნელი და მეორე აჩქარებული), მაშინ სიჩქარე, რომლითაც სხეული დაეშვება, სიჩქარის ტოლი იქნება. რომლითაც ატყდა. ამ შემთხვევაში სხეულის მაქსიმალურ სიმაღლემდე აწევის დრო ტოლი იქნება ამ სიმაღლიდან მიწის დონეზე დაცემის დროს. ამრიგად, ფრენის მთელი დრო ორჯერ იქნება აწევის ან დაცემის დროს. სხეულის სიჩქარე იმავე დონეზე აწევისა და დაცემისას ასევე იგივე იქნება.

როგორ ფიქრობთ, სახურავიდან ჩამოგდებული ბუმბული ერთდროულად მიაღწევს მიწას? პლასტმასის ბოთლიდა მონეტა? შეგიძლიათ გააკეთოთ ეს ექსპერიმენტი და დარწმუნდეთ, რომ ჯერ მონეტა დაეშვება, მეორე ბოთლი და ბუმბული ჰაერში დიდხანს იკიდებს თავს და შესაძლოა მიწამდეც კი არ მიაღწიოს, თუ მას აკრეფს და წაიტანს უეცარმა ნიავმა.

თავისუფლად დაცემის სხეულები მართლაც ასეთი თავისუფალია?

შესაბამისად, ვასკვნით, რომ სხეულების თავისუფალი დაცემა არ ემორჩილება არცერთ წესს და ყველა საგანი თავისებურად ეცემა მიწაზე. აქ, როგორც ამბობენ, ზღაპარი მთავრდება, მაგრამ ზოგიერთი ფიზიკოსი ამაზე არ ისვენებდა და ვარაუდობდა, რომ სხეულების თავისუფალ ვარდნაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს ჰაერის წინააღმდეგობის ძალაზე და, შესაბამისად, ასეთი ექსპერიმენტული შედეგები არ შეიძლება ჩაითვალოს საბოლოო.

აიღეს გრძელი შუშის მილი და მოათავსეს ბუმბული, გრანულები, ხის საცობი და მონეტა. მერე ტუბს ჩასვეს, ჰაერი ამოტუმბეს და თავდაყირა დაატრიალეს. შემდეგ კი აბსოლუტურად წარმოუდგენელი რამ აღმოაჩინეს.

ყველა საგანმა ერთად ჩაფრინდა მილის ქვემოთ და ერთდროულად დაეშვა. დიდი ხნის განმავლობაში ისინი ასე მხიარულობდნენ, იცინოდნენ, ხუმრობდნენ, მილის გადაბრუნებას და გაოცებას, სანამ უცებ მიხვდნენ, რომ საჰაერო წინააღმდეგობის ძალების არარსებობის შემთხვევაში, ყველა ობიექტი ერთნაირად ეცემა მიწაზე.

უფრო მეტიც, კიდევ ერთი საყურადღებო რამ აღმოჩნდა ის, რომ თავისუფალი ვარდნის დროს ყველა ობიექტი მოძრაობს აჩქარებით. ბუნებრივია, გაჩნდა სურვილი, გაერკვია, რის ტოლი იყო ეს აჩქარება.

შემდეგ, სპეციალური ფოტოების გამოყენებით, გაზომეს თავისუფლად ჩამოვარდნილი სხეულის პოზიცია ჰაერის წინააღმდეგობის არარსებობის პირობებში სხვადასხვა დროს და დაადგინეს, რომ დაცემის აჩქარების სიდიდე ყველა შემთხვევაში ერთნაირი იყო. ეს არის დაახლოებით 9,8 მ/წმ^2.

თავისუფალი ვარდნის აჩქარება: არსი და ფორმულები

ეს მნიშვნელობა იგივეა აბსოლუტურად ნებისმიერი მასის, ფორმისა და ზომის სხეულებისთვის. ამ რაოდენობას ეწოდა გრავიტაციის აჩქარება და მის აღსანიშნავად გამოიყო ცალკე ასო, ლათინური ანბანის ასო g (zhe).

g ყოველთვის უდრის 9,8 მ/წმ^2. მკაცრად რომ ვთქვათ, მეტი ათობითი ადგილებია, მაგრამ გამოთვლების უმეტესობისთვის ეს მიახლოება საკმარისია. უფრო ზუსტი მნიშვნელობა გათვალისწინებულია საჭიროების შემთხვევაში უფრო ზუსტი გამოთვლებისთვის.

სხეულების თავისუფალი ვარდნა აღწერილია სიჩქარისა და გადაადგილების იგივე ფორმულებით, როგორც ნებისმიერი სხვა თანაბრად აჩქარებული მოძრაობა:

v=a*t და s=((v^2) - (v_0^2)) / 2*a ან s= a*(t^2) / 2, თუ სხეულის საწყისი სიჩქარე ნულია, მხოლოდ აჩქარების მნიშვნელობის ნაცვლად a აიღეთ მნიშვნელობა g. და შემდეგ ფორმულები იღებენ ფორმას:

v = g*t, s =((v^2)-(v_0^2))/2*g ან s = g*(t^2)/2 (თუ v_0 = 0), შესაბამისად,

სადაც v არის საბოლოო სიჩქარე, v_0 არის საწყისი სიჩქარე, s არის გადაადგილება, t არის დრო, g არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.

დასკვნა, რომ ნებისმიერი სხეულის თავისუფალი დაცემა ხდება ერთნაირად, ერთი შეხედვით, ყოველდღიური გამოცდილების თვალსაზრისით აბსურდულად გამოიყურება. მაგრამ სინამდვილეში ყველაფერი სწორი და ლოგიკურია. უბრალოდ, ჰაერის წინააღმდეგობის ერთი შეხედვით უმნიშვნელო რაოდენობა მრავალი დაცემის სხეულისთვის საკმაოდ შესამჩნევი აღმოჩნდება და, შესაბამისად, ძალიან ანელებს მათ დაცემას.

ინსტრუქციები

გადააქციეთ სიმაღლე, საიდანაც სხეული ვარდება SI ერთეულებად - მეტრებად. თავისუფალი ვარდნის აჩქარება მოცემულია ამ სისტემის ერთეულებად უკვე გადაკეთებულ საცნობარო წიგნში - მეტრი გაყოფილი წამებზე. დედამიწისთვის შუა ჩიხიეს არის 9,81 მ/წმ 2. ზოგიერთი პრობლემის პირობებში მითითებულია სხვა პლანეტები, მაგალითად, მთვარე (1,62 მ/წ2), მარსი (3,86 მ/წ2). როდესაც ორივე საწყისი რაოდენობა მოცემულია SI ერთეულებში, შედეგი იქნება იმავე სისტემის ერთეულებში - წამებში. და თუ მდგომარეობა მიუთითებს სხეულის წონაზე, იგნორირება გაუკეთეთ მას. ეს ინფორმაცია აქ არასაჭიროა, მისი ციტირება შესაძლებელია, რათა შეამოწმოთ რამდენად კარგად იცით.

დაცემისთვის, გაამრავლეთ სიმაღლე ორზე, გაყავით სიმძიმის გამო აჩქარებაზე და შემდეგ აიღეთ შედეგის კვადრატული ფესვი:

t=√(2სთ/გ), სადაც t არის დრო, s; h - სიმაღლე, m; გ - თავისუფალი ვარდნის აჩქარება, მ/წმ 2.

ამოცანა შეიძლება მოითხოვდეს დამატებითი მონაცემების მოძიებას, მაგალითად, იმის შესახებ, თუ რა იყო სხეულის სიჩქარე მიწასთან შეხების მომენტში ან მისგან გარკვეულ სიმაღლეზე. ზოგადად, გამოთვალეთ სიჩქარე ასე:

აქ შემოტანილია ახალი ცვლადები: v - სიჩქარე, m/s და y - სიმაღლე, სადაც გსურთ გაიგოთ სხეულის დაცემის სიჩქარე, m გასაგებია, რომ როდესაც h = y (ანუ საწყის მომენტში შემოდგომა) სიჩქარე ნულის ტოლია და როდესაც y = 0 (მიწაზე შეხების მომენტში, სხეულის გაჩერებამდე), ფორმულა შეიძლება გამარტივდეს:

მას შემდეგ, რაც მიწასთან შეხება უკვე მოხდა და სხეული გაჩერდა, მისი დაცემის სიჩქარე ისევ ნულის ტოლია (თუ, რა თქმა უნდა, უკან არ იხევს და ისევ ხტება).

თავისუფალი ვარდნის შემდეგ დარტყმის ძალის შესამცირებლად გამოიყენება პარაშუტები. თავდაპირველად, დაცემა თავისუფალია და ხდება ზემოაღნიშნული განტოლებების შესაბამისად. შემდეგ პარაშუტი იხსნება და ჰაერის წინააღმდეგობის გამო ხდება გლუვი შენელება, რომლის უგულებელყოფა ახლა შეუძლებელია. ზემოაღნიშნული განტოლებებით აღწერილი შაბლონები აღარ გამოიყენება და სიმაღლის შემდგომი კლება ნელა ხდება.

მარსიმეოთხე ადგილზეა მზიდან დაშორებით და მეშვიდე პლანეტების ზომით მზის სისტემა. მან მიიღო სახელი ძველი რომაული ომის ღმერთის პატივსაცემად. ხანდახან მარსიწითელ პლანეტას უწოდებენ: ზედაპირის მოწითალო ელფერს იძლევა ნიადაგში შემავალი რკინის ოქსიდი.

დაგჭირდებათ

• სამოყვარულო ტელესკოპი ან ძლიერი ბინოკლები

ინსტრუქციები

დაპირისპირება დედამიწასა და მარსია
როცა დედამიწა ზუსტად მზესა და მარსიოჰ, ე.ი. მინიმალურ 55,75 მლნ კმ მანძილზე ამ თანაფარდობას ოპოზიციას უწოდებენ. Ამავე დროს მარსიარის მზის საპირისპირო მიმართულებით. ასეთი დაპირისპირებები მეორდება ყოველ 26 თვეში ერთხელ დედამიწის სხვადასხვა კუთხეში და მარსია. ეს არის ყველაზე ხელსაყრელი მომენტები სამოყვარულო ტელესკოპებში წითელზე დასაკვირვებლად. 15-17 წელიწადში ერთხელ ხდება დიდი დაპირისპირება: მანძილი მარსიმინიმალურად, და თავად აღწევს უდიდეს კუთხოვან ზომასა და სიკაშკაშეს. ბოლო დიდი დაპირისპირება იყო 2010 წლის 29 იანვარს. შემდეგი იქნება 2018 წლის 27 ივლისს.

დაკვირვების პირობები
თუ თქვენ გაქვთ სამოყვარულო ტელესკოპი, უნდა მოძებნოთ მარსიცაში დაპირისპირებაში. ზედაპირის დეტალები დაკვირვებისთვის მხოლოდ ამ პერიოდებშია შესაძლებელი, როცა პლანეტის კუთხური დიამეტრი აღწევს მაქსიმალური მნიშვნელობა. დიდი სამოყვარულო ტელესკოპი ავლენს ბევრ საინტერესო დეტალს პლანეტის ზედაპირზე, პოლარული ქუდების სეზონურ ევოლუციას მარსიდა ასევე მარსის მტვრის ქარიშხლის ნიშნები. პატარა ტელესკოპის საშუალებით შეგიძლიათ ნახოთ " მუქი ლაქები"პლანეტის ზედაპირზე. თქვენ ასევე შეგიძლიათ ნახოთ პოლარული ქუდები, მაგრამ მხოლოდ დიდი დაპირისპირების დროს. ბევრი რამ არის დამოკიდებული დაკვირვების გამოცდილებაზე და ატმოსფერულ პირობებზე. ასე რომ, რაც უფრო დიდია დაკვირვების გამოცდილება, მით უფრო პატარაა ტელესკოპი „დასაჭერად“ მარსიდა მისი ზედაპირის დეტალები. გამოცდილების ნაკლებობა ყოველთვის არ ანაზღაურდება ძვირი და ძლიერი ტელესკოპი.

სად უნდა ვეძებოთ
საღამოს და მარსიჩანს წითელ-ნარინჯისფერ შუქზე და შუაღამისას ყვითელში. 2011 წელს მარსიცაზე დაკვირვება ნოემბრის ბოლომდე შეიძლება. აგვისტომდე პლანეტა ტყუპების თანავარსკვლავედშია, რომელიც ჩრდილოეთ ცაზეა. თან მარსიხილული კირჩხიბის თანავარსკვლავედში. ის ლომისა და ტყუპების თანავარსკვლავედებს შორის მდებარეობს.

შენიშვნა

თუ დაკვირვების გამოცდილება მცირეა, უნდა დაელოდოთ ოპოზიციის პერიოდს.

წყაროები:

• მარსი 2019 წელს
• მარსი ტელესკოპით 2019 წელს

რათა იპოვონ აჩქარება უფასო ეცემა, ჩამოაგდეთ საკმაოდ მძიმე სხეული, სასურველია ლითონის, გარკვეული სიმაღლიდან და დააფიქსირეთ დრო ეცემა, შემდეგ გამოიყენეთ ფორმულა გამოსათვლელად აჩქარება უფასო ეცემა. ან გავზომოთ მიზიდულობის ძალა, რომელიც მოქმედებს ცნობილი მასის სხეულზე და გავყოთ ძალის მნიშვნელობა ამ მასაზე. შეგიძლიათ გამოიყენოთ მათემატიკური ქანქარა.

დაგჭირდებათ

• ელექტრონული და რეგულარული წამზომი, ლითონის კორპუსი, სასწორი, დინამომეტრი და მათემატიკური ქანქარა.

ინსტრუქციები

აჩქარების პოვნა უფასო ეცემათავისუფლად ჩამოვარდნილი სხეული აიღეთ ლითონის სხეული და მიამაგრეთ ზოგზე სამაგრზე, რომელსაც მაშინვე გაზომავთ მეტრებში. შეაჩერე სპეციალური პლატფორმა ქვემოთ. მიამაგრეთ სამაგრი და პლატფორმა ელექტრონულ წამზომს. სიმაღლე უნდა შეირჩეს ისე, რომ წინააღმდეგობის მიღწევა შესაძლებელი იყოს. რეკომენდებულია სიმაღლეების არჩევა 2-დან 4 მ-მდე, ამის შემდეგ გამორთეთ სხეული სამაგრიდან, რის შედეგადაც იგი თავისუფლად დაიწყებს ვარდნას. პლატფორმაზე მისვლის შემდეგ წამზომი ჩაწერს დროს ეცემავ . ამის შემდეგ, გაყავით სიმაღლის მნიშვნელობა აღებულ დროზე და გაამრავლეთ შედეგი 2-ზე. მიიღეთ აჩქარების მნიშვნელობა უფასო ეცემამ/წმ2-ში.

აჩქარების პოვნა უფასო ეცემაძალის მეშვეობით გაზომეთ სხეულის წონა კილოგრამებში სასწორზე მაღალი სიზუსტით. შემდეგ, აიღეთ დინამომეტრი და ჩამოკიდეთ ეს სხეული მასზე. მაგრამ ის აჩვენებს გრავიტაციის მნიშვნელობას ნიუტონებში. შემდეგ გაყავით სიმძიმის მნიშვნელობა თქვენი სხეულის წონაზე. შედეგად თქვენ მიიღებთ აჩქარება უფასო ეცემა.

აჩქარების პოვნა უფასო ეცემამათემატიკური ერთის გამოყენებით აიღეთ მათემატიკური ქანქარა (სხეული, რომელიც დაკიდულია საკმარისად გრძელ ძაფზე) და გააკეთეთ ის რხევაში, მანამდე რომ გაზომეთ ძაფები მეტრებში. ჩართეთ წამზომი და დათვალეთ ვიბრაციების გარკვეული რაოდენობა და აღნიშნეთ დრო წამებში, რომლის დროსაც ისინი წარმოიქმნა. ამის შემდეგ გაყავით რხევების რაოდენობა დროზე წამებში და მიღებული რიცხვი ასწიეთ მეორეზე. შემდეგ გაამრავლეთ ის ქანქარის სიგრძეზე და რიცხვზე 39,48. შედეგად ვიღებთ აჩქარება უფასო ეცემა.

დადგენისთვის ძალა წინააღმდეგობა საჰაეროშექმენით პირობები, რომლებშიც სხეული იწყებს ერთგვაროვან და წრფივ მოძრაობას გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. გამოთვალეთ სიმძიმის მნიშვნელობა, ეს იქნება ჰაერის წინააღმდეგობის ძალის ტოლი. თუ სხეული მოძრაობს ჰაერში, აგროვებს სიჩქარეს, მისი წინააღმდეგობის ძალა აღმოჩენილია ნიუტონის კანონების გამოყენებით, ხოლო ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა ასევე შეიძლება მოიძებნოს მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონიდან და სპეციალური აეროდინამიკური ფორმულებიდან.

Თავისუფალი ვარდნა- ეს არის სხეულის მოძრაობა მხოლოდ გრავიტაციის გავლენის ქვეშ.

გარდა მიზიდულობის ძალისა, ჰაერში ჩავარდნილ სხეულზე გავლენას ახდენს ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა, შესაბამისად, ასეთი მოძრაობა არ არის თავისუფალი დაცემა. თავისუფალი ვარდნა არის სხეულების დაცემა ვაკუუმში.

აჩქარებას, რომელსაც სხეულს მიანიჭებს გრავიტაცია ეწოდება თავისუფალი ვარდნის აჩქარება. ის გვიჩვენებს, თუ რამდენად იცვლება თავისუფლად ჩამოვარდნილი სხეულის სიჩქარე დროის ერთეულში.

თავისუფალი ვარდნის აჩქარება მიმართულია ვერტიკალურად ქვემოთ.

გალილეო გალილეი დაარსდა ( გალილეოს კანონი): ყველა სხეული დედამიწის ზედაპირზე ეცემა გრავიტაციის გავლენით წინააღმდეგობის ძალების არარსებობის შემთხვევაში ერთი და იგივე აჩქარებით, ე.ი. სიმძიმის აჩქარება არ არის დამოკიდებული სხეულის მასაზე.

ამის გადამოწმება შეგიძლიათ ნიუტონის მილის ან სტრობოსკოპის მეთოდის გამოყენებით.

ნიუტონის მილი არის მინის მილი დაახლოებით 1 მ სიგრძის, რომლის ერთი ბოლო დალუქულია, მეორე კი აღჭურვილია ონკანით (სურ. 25).

სურ.25

მილში მოვათავსოთ სამი განსხვავებული საგანი, მაგალითად, გრანულები, კორკი და ჩიტის ბუმბული. შემდეგ სწრაფად გადაატრიალეთ მილი. სამივე სხეული ჩავარდება მილის ძირში, მაგრამ სხვადასხვა დროს: ჯერ გრანულები, შემდეგ კორკი და ბოლოს ბუმბული. მაგრამ ასე ეცემა სხეულები, როცა მილში ჰაერია (სურ. 25, ა). როგორც კი ჰაერს ამოტუმბავთ და მილს ხელახლა ვაბრუნებთ, დავინახავთ, რომ სამივე სხეული ერთდროულად დაეცემა (სურ. 25, ბ).

ხმელეთის პირობებში, g დამოკიდებულია ტერიტორიის გეოგრაფიულ განედზე.

მას ყველაზე დიდი მნიშვნელობა აქვს პოლუსზე g=9,81 m/s 2 , ყველაზე პატარა ეკვატორზე g=9,75 m/s 2 . ამის მიზეზები:

1) დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვა მისი ღერძის გარშემო;

2) დედამიწის ფორმის გადახრა სფერულიდან;

3) დედამიწის ქანების სიმკვრივის ჰეტეროგენული განაწილება.

თავისუფალი ვარდნის აჩქარება დამოკიდებულია სხეულის h სიმაღლეზე პლანეტის ზედაპირზე. ის, თუ უგულებელყოფთ პლანეტის ბრუნვას, შეიძლება გამოვთვალოთ ფორმულის გამოყენებით:

სად გ- გრავიტაციული მუდმივი, მ- პლანეტის მასა, რ- პლანეტის რადიუსი.

როგორც ბოლო ფორმულიდან ჩანს, პლანეტის ზედაპირზე სხეულის სიმაღლის მატებასთან ერთად, თავისუფალი ვარდნის აჩქარება მცირდება. თუ უგულებელყოფთ პლანეტის ბრუნვას, მაშინ პლანეტის ზედაპირზე R რადიუსით

მის აღწერისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ ფორმულები ერთგვაროვანი აჩქარებული მოძრაობისთვის:

სიჩქარის განტოლება:

კინემატიკური განტოლება, რომელიც აღწერს სხეულების თავისუფალ ვარდნას: ,

ან პროექციაში ღერძზე .

ვერტიკალურად გადაყრილი სხეულის მოძრაობა

თავისუფლად დავარდნილ სხეულს შეუძლია გადაადგილება სწორხაზოვნად ან მოხრილი ბილიკის გასწვრივ. ეს დამოკიდებულია საწყის პირობებზე. მოდით შევხედოთ ამას უფრო დეტალურად.

თავისუფალი ვარდნა საწყისი სიჩქარის გარეშე ( =0) (სურ. 26).

არჩეული კოორდინატთა სისტემით, სხეულის მოძრაობა აღწერილია განტოლებებით: .

ბოლო ფორმულიდან შეგიძლიათ იპოვოთ დრო, როდესაც სხეული ეცემა სიმაღლიდან h:

ნაპოვნი დროის სიჩქარის ფორმულაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ სხეულის სიჩქარის მოდულს დაცემის მომენტში: .

თავდაპირველი სიჩქარით ვერტიკალურად მაღლა გადაყრილი სხეულის მოძრაობა (სურ. 27)

სურ.26 სურ.27

სხეულის მოძრაობა აღწერილია განტოლებით:

სიჩქარის განტოლებიდან ჩანს, რომ სხეული ერთნაირად ნელა მოძრაობს ზევით, აღწევს მაქსიმალურ სიმაღლეს და შემდეგ მოძრაობს ერთიანად აჩქარებული ქვევით. იმის გათვალისწინებით, რომ y=hmax სიჩქარეზე და იმ მომენტში, როდესაც სხეული აღწევს საწყის პოზიციას y=0, შეგვიძლია ვიპოვოთ:

სხეულის მაქსიმალურ სიმაღლეზე აყვანის დრო;

მაქსიმალური სიმაღლესხეულის აწევა;

სხეულის ფრენის დრო;

სიჩქარის პროექცია იმ მომენტში, როდესაც სხეული მიაღწევს საწყის პოზიციას.

ჰორიზონტალურად გადაყრილი სხეულის მოძრაობა

თუ სიჩქარე არ არის მიმართული ვერტიკალურად, მაშინ სხეულის მოძრაობა იქნება მრუდი.

განვიხილოთ h სიმაღლიდან ჰორიზონტალურად გადაგდებული სხეულის მოძრაობა სიჩქარით (სურ. 28). ჩვენ უგულებელყოფთ ჰაერის წინააღმდეგობას. მოძრაობის აღწერისთვის აუცილებელია ორი საკოორდინატო ღერძის შერჩევა - Ox და Oy. კოორდინატების წარმოშობა თავსებადია სხეულის საწყის პოზიციასთან. 28-დან ირკვევა, რომ , , , .

სურ.28

შემდეგ სხეულის მოძრაობა აღწერილი იქნება განტოლებებით:

ამ ფორმულების ანალიზი აჩვენებს, რომ ჰორიზონტალური მიმართულებით სხეულის სიჩქარე უცვლელი რჩება, ე.ი. სხეული ერთნაირად მოძრაობს. ვერტიკალური მიმართულებით სხეული ერთნაირად მოძრაობს g აჩქარებით, ე.ი. ისევე როგორც სხეული, რომელიც თავისუფლად ეცემა საწყისი სიჩქარის გარეშე. მოდი ვიპოვოთ განტოლებატრაექტორიები. ამისათვის, განტოლებიდან (3) ვპოულობთ დროს