Ελεύθερη πτώση

Ελεύθερη πτώση

Ελεύθερη πτώση ονομάζουμε την κίνηση που κάνει ένα σώμα εάν το αφήσουμε να κινηθεί υπό την επίδραση του βάρους του και μόνο.   Εύκολα μπορείτε να καταλάβετε ότι αυτό δεν μπορεί να συμβεί στην πραγματικότητα.  Μπορούμε όμως να έχουμε μια πολύ καλή προσέγγιση εάν οι υπόλοιπες δυνάμεις (κυρίως η αντίσταση του αέρα) είναι μικρές σε σχέση με το βάρος.

Υπό αυτές τις προϋποθέσεις, έχουμε διαπιστώσει ότι τα σώματα κινούνται με την ίδια, σταθερή επιτάχυνση, που είναι περίπου ίση με g = 10m/s².  Έτσι, η ελεύθερη πτώση είναι μια ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση χωρίς αρχική ταχύτητα με a = g και επομένως οι εξισώσεις ταχύτητας και κίνησης αντίστοιχα θα έχουν τη μορφή:  

υ = gt , y = ½gt²

Οι παραπάνω εξισώσεις ισχύουν για οποιοδήποτε σώμα, με την προϋπόθεση ότι η αντίσταση του αέρα είναι μηδενική.  Πραγματικά, στην επιφάνεια της Σελήνης, παρά το γεγονός ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι μικρότερη από ότι στη Γη, η απουσία ατμόσφαιρας κάνει όλα τα σώματα να πέφτουν με τον ίδιο τρόπο.  Στο παρακάτω βίντεο βλέπουμε έναν αστροναύτη της αποστολής "Απόλλων 15" να αφήνει ένα φτερό και ένα σφυρί να πέσουν ελεύθερα από το ίδιο περίπου ύψος κοντά στη επιφάνεια της Σελήνης.  Παρατηρήστε ότι τα δυο σώματα φτάνουν στο έδαφος ταυτόχρονα. 

Διαδραστική εφαρμογή:

Στον παρακάτω σύνδεσμο μπορείτε να βρείτε μια διαδραστική εφαρμογή από την ιστοσελίδα "Φυσική και Φωτογραφία" του συναδέλφου Ηλία Σιτσανλή: εφαρμογή ελεύθερης πτώσης

Από το κουμπί με το σφυρί και το κλειδί μπορείτε να μεταβάλετε παραμέτρους όπως το ύψος και η ταχύτητα εκτόξευσης, η τριβή, η τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας ανάλογα με το εάν βρισκόμαστε στη Γη ή τη Σελήνη κλπ.  Μεταβάλλοντας τις τιμές του ύψους y από το οποίο αφήνουμε το σώμα ελεύθερο το σώμα να πέσει, παίρνουμε διαφορετικές τιμές του χρόνου πτώσης t.  Εισάγοντας τις τιμές του y και του τετραγώνου του χρόνου t², στην εφαρμογή Graph, μπορούμε να σχεδιάσουμε το αντίστοιχο διάγραμμα και υπολογίσουμε από την κλίση την τιμή g της επιτάχυνσης της βαρύτητας.  Αναλυτικές οδηγίες για την εκτέλεση της εργασίας μπορείτε να βρείτε εδώ.