Совет 1: Как найти скорость падения

Скорость падения тела в воздухе, в отличие от безвоздушного пространства, зависит не только от начальной скорости, высоты и ускорения свободного падения, но и от сопротивления воздуха. Поскольку влияние последнего зависит от формы тела и с трудом поддается математическому учету, наиболее рационально измерить эту скорость непосредственно.
Вам понадобится
  • - компьютер со звуковой картой;
  • - две солнечные батареи от калькуляторов;
  • - линейка;
  • - строительный уровень;
  • - осветительный прибор.
Инструкция
1
Подключите одну солнечную батарею от калькулятора (более крупные использовать нельзя) к левому каналу линейного входа звуковой карты, а другую - к правому. Учтите, что у некоторых звуковых карт стереофоническим является только выход, а вход - монофонический, и на нем, к тому же, присутствует напряжение питания микрофона. Тогда соедините солнечные батареи последовательно, соблюдая полярность, нагрузите резистором на 100 кОм и подключите к этому входу через конденсатор на 0,1 мкФ - он не пропустит к ним постоянную составляющую.
2
Установите на компьютер программу Audacity. Расположите солнечные батареи у поверхности строго вертикально (используя строительный уровень) на таком расстоянии друг от друга, чтобы оно было примерно вдвое меньше диаметра падающего тела. Направьте на них осветитель с расстояния около метра. Запустите программу. В режиме записи убедитесь в том, что при резком закрывании и открывании солнечных батарей на осциллограмме появляются заметные возмущения.
3
Включите в программе Audacity режим записи. Сбросьте тело вниз таким образом, чтобы оно вначале перекрыло одну солнечную батарею, а затем - обе.
4
Остановите запись. На осциллограмме (или двух осциллограммах, если звуковая карта оборудована стереофоническим входом), используя встроенную в программу шкалу, измерьте промежуток времени между пиками возмущений. Он будет выражен в секундах.
5
Линейкой точно измерьте расстояние между солнечными батареями. Переведите его из сантиметров в метры. Поделите это расстояние на промежуток времени, измеренный при помощи программы Audacity, и вы получите скорость падения непосредственно перед касанием телом поверхности. Она будет выражена в метрах в секунду. При необходимости переведите ее в другие единицы, например, километры в час (1 км/ч = 0,2(7) м/с). Попробуйте сравнить эту скорость с рассчитанной по формуле V=sqrt(2hg), где V - скорость, м/с, h - высота, м, g - ускорение свободного падения, 9,822 м/с2. Чем меньше окажется измеренная скорость по сравнению с расчетной, тем больше влияние сопротивления воздуха.

Совет 2: Как рассчитать скорость падения

Падением называют движение тела в гравитационном поле Земли. Его особенностью является то, что оно всегда совершается с постоянным ускорением, которое равно g≈9,81 м/с². Это нужно учитывать и тогда, когда предмет брошен горизонтально.
Вам понадобится
  • - дальномер;
  • - электронный секундомер;
  • - калькулятор.
Инструкция
1
Если тело свободно падает с некоторой высоты h, измерьте ее при помощи дальномера или любого другого приспособления. Рассчитайте скорость падения тела v, найдя корень квадратный из произведения ускорения свободного падения на высоту и число 2, v=√(2∙g∙h). Если перед началом отсчета времени тело уже имело скорость v0, то к получившемуся результату прибавьте ее значение v=√(2∙g∙h)+v0.
2
Пример. Тело свободно падает с высоты 4 м при нулевой начальной скорости. Какова будет его скорость при достижении земной поверхности? Рассчитайте скорость падения тела по формуле, учитывая, что v0=0. Произведите подстановку v=√(2∙9,81∙4)≈8,86 м/с.
3
Измерьте время падения тела t электронным секундомером в секундах. Найдите его скорость в конце отрезка времени, которое продолжалось движение прибавив к начальной скорости v0 произведения времени на ускорение свободного падения v=v0+g∙t.
4
Пример. Камень начал падение с начальной скоростью 1 м/с. Найдите его скорость через 2 с. Подставьте значения указанных величин в формулу v=1+9,81∙2=20,62 м/с.
5
Рассчитайте скорость падения тела, брошенного горизонтально. В этом случае его движение является результатом двух типов движения, в которых одновременно принимает участие тело. Это равномерное движение по горизонтали и равноускоренное - по вертикали. В результате траектория тела имеет вид параболы. Скорость тела в любой момент времени будет равна векторной сумме горизонтальной и вертикальной составляющей скорости. Поскольку угол между векторами этих скоростей всегда прямой, то для определения скорости падения тела, брошенного горизонтально, воспользуйтесь теоремой Пифагора. Скорость тела будет равна корню квадратному из суммы квадратов горизонтальной и вертикальной составляющих в данный момент времени v=√(v гор²+ v верт²). Вертикальную составляющую скорости рассчитывайте по методике, изложенной в предыдущих пунктах.
6
Пример. Тело брошено горизонтально с высоты 6 м со скоростью 4 м/с. Определите его скорость при ударе о землю. Найдите вертикальную составляющую скорости при ударе о землю. Она будет такой же, как если бы тело свободно падало с заданной высоты v верт =√(2∙g∙h). Подставьте значение в формулу и получите v=√(v гор²+ 2∙g∙h)= √(16+ 2∙9,81∙6)≈11,56 м/с.
Источники:
  • время падения горизонтальное
Обратите внимание
Не касайтесь одновременно корпуса компьютера, выводов радиоэлементов и заземленных предметов, а также корпуса источника света.
Поиск
ВАЖНО! Проблемы сердца сильно "помолодели". Потратьте 3 минуты на просмотр ролика. Защитите себя и близких от страшных проблем.
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500