Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Вертикальное движение тел:

Если держать в руках какой-либо предмет, а затем отпустить его, то предмет из-за притяжения Земли начнет двигаться прямо к ее поверхности. Такое движение тел называется вертикальное движение вниз. С этим движением вы ознакомились на уроках физики в 7 классе. В этой теме мы рассмотрим вертикальное движение вниз с точки зрения принципа независимости движений.

Когда тело двигается вертикально, на него действует одна или несколько сил (сила тяжести, сила сопротивления воздуха, сила Архимеда). В случае движения тел вверх (вертикально) в целях упрощения задачи мы не учитываем силу сопротивления воздуха и силу Архимеда.

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Понаблюдаем за движением какого-либо предмета, подбросив его вверх в вертикальном направлении (рис. 1.1.). Если бы тело двигалось вверх только со скоростью Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Движение тела, брошенного вертикально вверх, является равнозамедленным движением. 

Скорость тела через время Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами определяется с помощью выражения:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Тело останавливается при достижении самой верхней точки Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами и начинает вертикальное движение вниз.

Приравнивая левую сторону выражения (1.4) нулю, находим выражение для определения времени, необходимого для подъема тела:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Максимальная высота подъема тела определяется выражением:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

В условиях, когда сопротивление воздуха ничтожно мало и можно его не учитывать, время подъема брошенного вверх тела будет равно времени падения вниз Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами, т.е. с какой скоростью тело будет брошено вертикально вверх, то с такой же скоростью тело вернется вниз.

Тело, брошенное вертикально вниз, совершает равномерно ускоренное движение. Здесь скорость тела через время Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами определяется выражением:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Уравнение движения тела, брошенного вертикально вниз, запишем следующим образом:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Первым закономерности вертикального движения тел экспериментальным способом начал изучать великий итальянский ученый Г. Галилей. На основе проведенных опытов были обнаружены две закономерности вертикального падения тел. Во-первых, вертикальное падение тела является прямолинейным равноускоренным движением, во-вторых, все тела при свободном падении двигаются с постоянным ускорением.

Если учесть, что свободное падение тел является равноускоренным движением, то все уравнения прямолинейного равноускоренного движения в этом случае также действительны, т.е. можно заменить ускорение Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами на ускорение свободного падения Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами, путь Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами на высоту Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами (табл. 1).

Из-за того, что свободное падение происходит равноускоренно, а движение вертикально вверх – равнозамедленно, среднюю скорость движения тела можно определить из следующего выражения:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Образец решения задачи:

Начальная скорость предмета, падающего с крыши здания высотой
20 м, равна 15 м/сек. Чему равняется его скорость в момент столкновения
с землей?

Дано:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Найти:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Формула:

Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами

Решение:
Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами
Ответ: Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами
 

Таблица 1

Уравнения равноускоренного
движения
Уравнения движения при
свободном падении
Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами
Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами
Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами
Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами Вертикальное движение тел в физике - формулы и определение с примерами