自由落體公式:初速度Vo=0,終速度V=gt,下落高度h=1/2gt。自由落體是指常規(guī)物體僅在重力作用下的零初速度運(yùn)動(dòng),稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。
自由落體運(yùn)動(dòng)定律總結(jié)樹(shù)葉落下、蘋(píng)果落下、雪花從天而降等等都是重力造成的。因此,對(duì)自由落體的研究對(duì)我們的生活和其他方面都有著重要的意義。比如我們可以通過(guò)落石測(cè)量井口到水面的深度。當(dāng)宇航員離開(kāi)神舟六號(hào)時(shí),他們使用降落傘來(lái)減緩著陸速度,這使用了與墜落相關(guān)的知識(shí)。本質(zhì)上,自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想的勻速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略通過(guò)研究落體的運(yùn)動(dòng)打開(kāi)了現(xiàn)代物理學(xué)的大門(mén)。許多物理定律不能直接從表面現(xiàn)象中得到,而必須通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能得到。
自由落體定律公式的推導(dǎo)重力加速度公式可用牛頓萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)。
當(dāng)?shù)厍蛏戏降囊粋€(gè)物體以地心為參考點(diǎn)來(lái)描述其運(yùn)動(dòng)時(shí),它是圍繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的。物體與地心連接方向上的合力是指向地心的向心力,由物體與地球之間的萬(wàn)有引力提供,即f=F,000的方向。根據(jù)牛頓第二定律公式:F=mg和萬(wàn)有引力定律公式所遵循的向心力,我們可以得到:
在上式中,m是地球的質(zhì)量,m是物體的質(zhì)量,r是地球的半徑,h是物體離地高度,g是物體繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的向心加速度,也就是物體在這里的重力加速度,g是重力常數(shù)。
我們來(lái)看看地面以上物體自由落體的情況。在這種情況下,地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力大于物體在這個(gè)位置繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,所以物體會(huì)處于自由落體狀態(tài)。自由落體的合力仍然是:f=f。
從上面推導(dǎo)出的物體重力加速度公式可以看出,兩個(gè)離地高度相同的物體,無(wú)論質(zhì)量、大小、結(jié)構(gòu)、密度如何,都得到相同的重力加速度。
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