Кинематика Механика

Ускорение свободного падения

Ускорение свободного падения— ускорение, сообщаемое свободной материальной точке силой тяжести, поднятой на небольшое расстояние над Землей.

\Large g=G\frac{M_3}{(R+h)^2}=9,822


Ускорение свободного падения

Если применить эту формулу для вычисления гравитационного ускорения на поверхности Земли, то мы получим:

\Large g=6,67420^{-11}\cdot \frac{5.970^{24}}{6.370^6} =9,822

В условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает еще и сила сопротивления воздуха.

Идеальное свободное падение возможно лишь в вакууме, где нет силы сопротивления воздуха, и независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения.

Наблюдать идеальное свободное падение тел можно в трубке Ньютона, если с помощью насоса выкачать из неё воздух.

Определение Ускорения свободного падения (Трубка Ньютона)

Вблизи поверхности Земли величина силы тяжести считается постоянной, поэтому свободное падение тела — это движение тела под действием постоянной силы. Следовательно, свободное падение — это равноускоренное движение.

Экспериментально установлено, что ускорение свободного падения не зависит от массы падающего тела, но зависит от географической широты q местности и высоты h подъема над земной поверхностью. При этом зависимость g от q двоякая.

Во-первых, Земля — не шар, а эллипсоид вращения, то есть радиус Земли на полюсе меньше радиуса Земли на экваторе. Поэтому сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения на полюсе больше, чем на экваторе (g=9,832  [m/s^2] на полюсе и g = 9,780  [m/s^2] на экваторе).

Во-вторых, Земля вращается вокруг своей оси и это влияет на ускорение свободного падения, приводя к его зависимости от географической широты местности

В формуле мы использовали :

 g = 9.8   [m/s^2] — Ускорение свободного падения на поверхности Земли

 G = 6,67420^{-11} — Гравитационная постоянная

 M_3 = 5.970^{24} — Масса Земли

R = 6.370^6 — Радиус Земли

h — Высота тела над поверхностью Земли