Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс → Механика → Гравитационная сила ↓


Свободное падение и невесомость


В этой статье мы собираемся изучить две захватывающие концепции в физике: свободное падение и невесомость. Эти идеи не только определяют, как мы понимаем движение на Земле, но и объясняют поведение объектов в космосе. Давайте погрузимся в эти концепции с простыми объяснениями, текстовыми примерами и визуальными иллюстрациями.

Что такое свободное падение?

Свободное падение - это особый тип движения, который объект испытывает, когда он находится только под влиянием гравитации. Другими словами, когда объект падает только из-за силы тяжести, без какого-либо сопротивления воздуха или другой силы, считается, что он находится в свободном падении.

Математически сила тяжести, действующая на объект, выражается как:

F = m * g

Здесь:

  • F - сила тяжести,
  • m - масса объекта, и
  • g - ускорение свободного падения, которое составляет примерно 9.8 м/с² на Земле.

Во время свободного падения объект будет ускоряться вниз с этой скоростью, если нет воздушного сопротивления, чтобы замедлить его. Это ускорение из-за гравитации постоянно, что означает, что скорость объекта увеличивается равномерно по мере его падения.

Пример 1: Падение мяча

Представьте, что вы роняете мяч с некоторой высоты. В начале мяч находится в состоянии покоя, поэтому его начальная скорость составляет 0 м/с. По мере его падения он ускоряется из-за земной гравитации. Если игнорировать воздушное сопротивление, через 1 секунду скорость мяча составит около 9,8 м/с, через 2 секунды около 19,6 м/с и так далее.

Фантазия свободного падения

0 сек 1 секунда 2 сек

Диаграмма выше показывает мяч, свободно падающий под действием гравитации. Обратите внимание на расстояние, которое он проходит каждую секунду, что показывает постоянное ускорение.

Где происходит свободное падение?

Свободное падение можно наблюдать в различных сценариях. Хотя на Земле может быть трудно наблюдать чистое свободное падение из-за воздушного сопротивления, существуют среды, где свободное падение происходит естественным образом:

  • Космос: Спутники и другие тела на орбите вокруг Земли испытывают постоянное свободное падение к планете из-за гравитации, одновременно ускоряясь в тангенциальном направлении, что удерживает их на орбите.
  • Вакуумная камера: На Земле ученые используют вакуумные камеры для изучения свободного падения, устраняя воздушное сопротивление.

Концепция невесомости

Теперь давайте обсудим идею невесомости. Как бы это странно ни звучало, невесомость не означает, что объект не имеет веса. Вместо этого она относится к ощущению, испытываемому объектами или людьми, когда они находятся в свободном падении или в других ситуациях, где они не испытывают поддерживающих сил.

Почему мы чувствуем вес?

Здесь, на Земле, мы чувствуем вес из-за нормальной силы, оказываемой землей или любой поверхностью, которая поддерживает нас. Эта сила противодействует нашему весу из-за гравитации, удерживая нас на ровном месте. Ощущение веса - это, по существу, нормальная сила, толкающая против нас.

Пример 2: Стоя на весах

Когда вы стоите на весах, весы измеряют нормальную силу, приложенную к вам. Если вы находитесь в состоянии покоя, эта сила равна вашему весу. Теперь представьте, что вы стоите на весах внутри лифта, который находится в свободном падении. Весы покажут ноль, потому что и вы, и весы движетесь вниз с одинаковой скоростью, в результате чего между вами и весами нет нормальной силы.

Испытание невесомости

Невесомость можно испытать в разных сценариях, особенно в космических миссиях:

  • Астронавты на орбите: Астронавты на Международной космической станции испытывают невесомость, потому что они находятся в постоянном свободном падении вокруг Земли. Их космический корабль движется так быстро, что, падая, они никогда не достигают поверхности Земли.
  • Параболические полеты: Самолеты могут имитировать невесомость, летая по параболической траектории. Во время свободного падения на участке параболы пассажиры испытывают невесомость.

Физика невесомости

Математически вес выражен уравнением:

Вес = m * g

Где:

  • Вес - сила взвешивания,
  • m - масса объекта, и
  • g - ускорение свободного падения.

В свободном падении, хотя сила тяжести по-прежнему действует на объект, любые поддерживающие силы, которые обычно противодействуют гравитации, отсутствуют. Это отсутствие поддерживающих сил создает ощущение невесомости.

Визуализация веса и невесомости

Земля вес

Диаграмма изображает человека, стоящего на Земле (слева), испытывающего вес из-за гравитации и чувствующего нормальную силу, толкающую вверх. С другой стороны, в космосе (справа), хотя гравитация действует на него, отсутствует восстанавливающая сила, создающая ощущение веса, давая ему ощущение невесомости.

Заблуждения о невесомости

Это распространенное заблуждение, что невесомость вызвана отсутствием гравитации. Однако, как мы обсудили, гравитация по-прежнему существует. Это отсутствие нормальной силы или поддерживающей силы ведет к невесомости. Другими словами, объект в условиях невесомости находится в свободном падении, но он свободно падает с равномерной скоростью вдоль своей орбиты или траектории, создавая ощущение невесомости.

Вывод

Понимание свободного падения и невесомости помогает нам понять фундаментальную природу гравитации и ее влияние на объекты на Земле и в космосе. Эти понятия объясняют, почему астронавты плавают в космосе и почему вес измеряется по-разному в зависимости от сил, действующих на них. Независимо от того, бросаете ли вы мяч или наблюдаете за объектом в космосе, память о этих принципах дает ценное понимание того, как устроена наша вселенная.


Девятый класс → 1.3.4


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (1.3.3)
Ускорение из-за гравитации
Следующий (1.3.5) →
Масса и вес

Комментарии 



Свободное падение и невесомость

https://www.physicsflow.com/g9/1.3.4?pfal=ru