Як знайти швидкість падіння.

Швидкість падіння тіла в повітрі, на відміну від безповітряного простору, залежить не тільки від початкової швидкості, висоти і прискорення вільного падіння, але і від опору повітря. Оскільки вплив останнього залежить від форми тіла і насилу піддається математичному обліку, найбільш раціонально виміряти цю швидкість безпосередньо.
Вам знадобиться
  • - комп'ютер зі звуковою картою;
  • - дві сонячні батареї від калькуляторів;
  • - лінійка;
  • - будівельний рівень;
  • - освітлювальний прилад.
Інструкція
1
Підключіть одну сонячну батарею від калькулятора (більші використовувати не можна) до лівого каналу лінійного входу звукової карти, а іншу - до правого. Врахуйте, що у деяких звукових карт стереофонічним є тільки вихід, а вхід - монофонічний, і на ньому, до того ж, присутня напруга живлення мікрофона. Тоді з'єднайте сонячні батареї послідовно, дотримуючись полярності, навантажите резистором на 100 кОм і підключіть до цього входу через конденсатор на 0,1 мкФ - він не пропустить до них постійну складову.
2
Встановіть на комп'ютер програму Audacity. Розташуйте сонячні батареї біля поверхні строго вертикально (використовуючи будівельний рівень) на такій відстані один від одного, щоб воно було приблизно вдвічі менше діаметра падаючого тіла. Направте на них освітлювач з відстані близько метра. Запустіть програму. В режимі запису переконайтеся в тому, що при різкому закриванні і відкриванні сонячних батарей на осциллограмме з'являються помітні обурення.
3
Включіть в програмі Audacity режим запису. Скиньте тіло вниз таким чином, щоб воно спочатку перекрило одну сонячну батарею, а потім - обидві.
4
Зупиніть запис. На осциллограмме (або двох осцилограмах, якщо звукова карта обладнана стереофонічним входом), використовуючи вбудовану в програму шкалу, виміряйте проміжок часу між піками збурень. Він буде виражений в секундах.
5
Лінійкою точно виміряйте відстань між сонячними батареями. Переведіть його з сантиметрів в метри. Поділіть цю відстань на проміжок часу, виміряний за допомогою програми Audacity, і ви отримаєте швидкість падіння безпосередньо перед торканням тілом поверхні. Вона буде виражена в метрах в секунду. При необхідності переведіть її в інші одиниці, наприклад, кілометри на годину (1 км/ч = 0,2 (7) м/с). Спробуйте порівняти цю швидкість з розрахованої за формулою V = sqrt (2hg), де V - швидкість, м/с, h - висота, м, g - прискорення вільного падіння, 9,822 м/с 2 . Чим менше виявиться виміряна швидкість в порівнянні з розрахунковою, тим більше вплив опору повітря.
Зверніть увагу
Чи не торкайтеся одночасно корпусу комп'ютера, висновків радіоелементів і заземлених предметів, а також корпуси джерела світла.
Падінням називають рух тіла в гравітаційному полі Землі. Його особливістю є те, що воно завжди відбувається з постійним прискоренням, яке дорівнює g? 9,81 м/с ?. Це потрібно враховувати і тоді, коли предмет кинутий горизонтально.
Вам знадобиться
  • - далекомір;
  • - електронний секундомір;
  • - калькулятор.
Інструкція
1
Якщо тіло вільно падає з деякої висоти h, виміряйте її за допомогою далекоміра або будь-якого іншого пристосування. Розрахуйте швидкість падіння тіла v, знайшовши корінь квадратний з твору прискорення вільного падіння на висоту і число 2, v =? (2? G? H). Якщо перед початком відліку часу тіло вже мало швидкість v0, то до одержали результату додайте її значення v =? (2? G? H) + v0.
2
Приклад. Тіло вільно падає з висоти 4 м при нульовій початковій швидкості. Яка буде його швидкість при досягненні земної поверхні? Розрахуйте швидкість падіння тіла за формулою, враховуючи, що v0 = 0. Проведіть підстановку v =? (2? 9,81? 4)? 8,86 м/с.
3
Виміряйте час падіння тіла t електронним секундоміром в секундах. Знайдіть його швидкість в кінці відрізка часу, який тривав рух додавши до початкової швидкості v0 твори часу на прискорення вільного падіння v = v0 + g? T.
4
Приклад. Камінь почав падіння з початковою швидкість ю 1 м/с. Знайдіть його швидкість через 2 с. Підставте значення вказаних величин у формулу v = 1 + 9,81? 2 = 20,62 м/с.
5
Розрахуйте швидкість падіння тіла, кинутого горизонтально. У цьому випадку його рух є результатом двох типів руху, в яких одночасно бере участь тіло. Це рівномірний рух по горизонталі і равноускоренное - по вертикалі. В результаті траєкторія тіла має вигляд параболи. Швидкість тіла в будь-який момент часу буде дорівнює векторній сумі горизонтальної та вертикальної складової швидкості. Оскільки кут між векторами цих швидкостей завжди прямий, то для визначення швидкості падіння тіла, кинутого горизонтально, скористайтеся теоремою Піфагора. Швидкість тіла буде дорівнює кореню квадратному із суми квадратів горизонтальної та вертикальної складових в даний момент часу v =? (V гір? + V верт?). Вертикальну складову швидкості розраховуйте за методикою, викладеною в попередніх пунктах.
6
Приклад. Тіло кинуто горизонтально з висоти 6 м зі швидкість ю 4 м/с. Визначте його швидкість при ударі об землю. Знайдіть вертикальну складову швидкості при ударі об землю. Вона буде такою ж, як якби тіло вільно падало з заданої висоти v верт =? (2? G? H). Підставте значення в формулу і отримаєте v =? (V гір? + 2? G? H) =? (16+ 2? 9,81? 6)? 11,56 м/с.