Шарик свободно падает на горизонтальную плиту с… (физика)

№ Графики скорости и высоты при свободном падении

Шарик свободно падает на горизонтальную плиту с высоты $H$ . Начертите графики зависимости скорости шарика и его высоты над плитой от времени. Временем удара пренебречь.

Решение

Начальная скорость равна нулю, ускорение направлено вниз. Возьмём м/с² и для примера м.

Время падения: с.

Скорость: .

Высота над плитой: .

t, с		,		,
v, м/с
h, м		,		,

График скорости — прямая линия из начала координат:

График высоты — ветвь параболы, направленная вниз, от при до при :

В общем виде: — прямая от до в момент ; — парабола от до .

💡 Почему так

Свободное падение — равноускоренное движение без начальной скорости: скорость растёт линейно, высота убывает по квадратичному закону.

Ответ

— прямая из начала координат до значения в момент ; — парабола, убывающая от до за время .

№ Движение мяча, брошенного вверх

Мяч, подброшенный мальчиком, в течение некоторого времени двигался вверх. При этом его скорость всё время уменьшалась, пока не стала равной нулю. Затем мяч стал падать вниз с возрастающей скоростью. Объясните: а) действовала ли на мяч сила притяжения к Земле во время его движения вверх; вниз; б) что послужило причиной уменьшения скорости мяча при его движении вверх; увеличения его скорости при движении вниз; в) почему при движении мяча вверх его скорость уменьшалась, а при движении вниз — увеличивалась.

Решение

а) Да, действовала и при движении вверх, и вниз. Сила притяжения (тяжести) действует на тело всегда, пока оно находится вблизи Земли, и направлена вниз.

б) Причина изменения скорости — сила тяжести. Вверх мяч движется против этой силы, поэтому она тормозит мяч и скорость уменьшается. Вниз мяч движется по направлению силы, поэтому она разгоняет его и скорость растёт.

в) Сила тяжести постоянна и сообщает мячу ускорение , направленное вниз. При движении вверх ускорение направлено противоположно скорости, и скорость уменьшается. При движении вниз ускорение направлено так же, как скорость, и скорость увеличивается.

💡 Почему так

Скорость тела меняется под действием силы. Если ускорение направлено против скорости, тело тормозит, если по скорости — разгоняется.

Ответ

а) да, в обоих случаях, сила тяжести направлена вниз; б) причина — сила притяжения к Земле: вверх она тормозит мяч, вниз разгоняет; в) ускорение направлено вниз: против скорости при подъёме и по скорости при падении.

№ .Высота падения сосульки

С какой высоты свободно падала сосулька, если расстояние до земли она преодолела за 4 с?

Решение

Принимаем м/с², начальная скорость равна нулю.

Ответ

№ .Время падения монетки

Определите время падения монетки, если её выронили из рук на высоте 80 см над землёй. (Принять $g = 10$ м/с².)

Решение

см м.

Ответ

, с

№ .Падение стального шарика

Маленький стальной шарик упал с высоты 45 м. Сколько времени длилось его падение? Какое перемещение совершил шарик за первую и последнюю секунды своего движения? (Принять $g = 10$ м/с².)

Решение

Время падения:

За первую секунду:

За последнюю (третью) секунду: из всего пути вычитаем путь за первые с.

Ответ

Падение длилось с; за первую секунду шарик переместился на м, за последнюю — на м.

№ .Скорость камня при падении

С какой скоростью камень достигнет земли, если он падал 2,5 с?

Решение

Принимаем м/с², начальная скорость равна нулю.

Ответ

м/с

№ .Путь камня, брошенного вверх

С высоты 10 м над землёй вертикально вверх брошен камень со скоростью 5 м/с. Определите путь, пройденный камнем до столкновения с землёй… (часть текста закрыта пальцем)

Решение

Часть условия на фото закрыта, поэтому считаем, что нужен путь до падения на землю. Принимаем м/с².

Подъём вверх до остановки:

Высота верхней точки над землёй: м. Камень падает с неё вниз, значит путь вниз м.

Весь путь:

💡 Почему так

Путь — это длина всей траектории: камень сначала поднимается, а потом падает, поэтому оба участка складываются.

Ответ

, м

Помогло?

Шарик свободно падает на горизонтальную плиту с высоты H. Начертите графики…