Swobodny spadek
Spadek swobodny – ruch odbywający się wyłącznie pod wpływem siły grawitacji.
Przykłady:
- ruch planet wokół Słońca, ruch Księżyca wokół Ziemi;
- ruch statku kosmicznego z wyłączonym napędem;
- spadek masywnego ciała w pobliżu powierzchni Ziemi z niewielkiej wysokości (wówczas prędkość spadku jest niewielka i siły oporu powietrza są zaniedbywalnie małe).
Przyjmuje się, że spadek rozpoczyna się od spoczynku, w odróżnieniu od ruchu w polu grawitacyjnym z prędkością początkową zwanego rzutem.
Przykładem tego typu zagadnień są szkolne zadania dotyczące rzutu ukośnego, pionowego lub poziomego.
Pojęcie spadku swobodnego odgrywa istotną rolę w ogólnej teorii względności. Jeden z jej podstawowych postulatów głosi bowiem, że krzywa w czasoprzestrzeni opisująca ruch będący spadkiem swobodnym jest czasopodobną krzywą geodezyjną.
Spis treści
1 Swobodny spadek w pobliżu powierzchni Ziemi
2 Spadek swobodny w ogólnej teorii względności
3 Zobacz też
4 Bibliografia
Swobodny spadek w pobliżu powierzchni Ziemi |
Jeżeli spadek ma miejsce z małej wysokości w pobliżu powierzchni Ziemi i dotyczy ciała o stosunkowo dużej gęstości i aerodynamicznym kształcie (np. kuli), wówczas ruch takiego ciała można z dobrym przybliżeniem traktować jak ruch jednostajnie przyspieszony z przyspieszeniem ziemskim g bez prędkości początkowej. Ruch ten opisuje kinematyczne równanie ruchu w postaci:
- h(t)=h0−gt22{displaystyle h(t)=h_{0}-{frac {gt^{2}}{2}}}
- h(t)=h0−gt22{displaystyle h(t)=h_{0}-{frac {gt^{2}}{2}}}
gdzie
- h(t){displaystyle h(t)}
- wysokość, na jakiej znajduje się ciało po czasie t{displaystyle t}
h0{displaystyle h_{0}}– wysokość z jakiej spada ciało
t{displaystyle t}– czas spadania
- h(t){displaystyle h(t)}
Wzór ten zapisany jest w układzie odniesienia, który stanowi oś skierowana pionowo w górę o początku na powierzchni Ziemi.
Spadek swobodny w ogólnej teorii względności |
W ogólnej teorii względności obiekt spadający swobodnie nie podlega działaniu żadnych sił porusza się wzdłuż linii geodezyjnej. Jeżeli ciało jest daleko od dużych mas, to czasoprzestrzeń jest płaska i ciało spadające swobodnie porusza się po linii prostej - co jest zgodne z mechaniką Newtona. Mechanika Newtona nie opisuje zaś ruchu w przestrzeni zakrzywionej.
Zobacz też |
- spadkownica Atwooda
Bibliografia |
Robert Resnick, David Halliday, Podstawy fizyki, wydanie IX, T. I, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993, ISBN 83-01-09323-4- B. Jaworski, A. Dietłaf, L. Miłkowska, G. Siergiejew, Kurs fizyki, wydanie VIII, T. I, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1979, ISBN 83-01-01265-X
