ماذا يحدث عندما يسقط جسم نحو الأرض؟

عندما يسقط جسم ما باتجاه الأرض ، تحدث العديد من الأشياء المختلفة ، بدءًا من نقل الطاقة إلى مقاومة الهواء إلى ارتفاع السرعة والزخم. يؤهلك فهم جميع العوامل في اللعب لفهم مجموعة من المشاكل في الفيزياء الكلاسيكية ، ومعنى مصطلحات مثل الزخم ، وطبيعة الحفاظ على الطاقة. النسخة المختصرة هي أنه عندما يسقط جسم نحو الأرض ، فإنه يكتسب السرعة والزخم ، وحركته تزداد الطاقة مع انخفاض طاقة وضع الجاذبية ، لكن هذا التفسير يتخطى الكثير من الأهمية تفاصيل.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

عندما يسقط جسم نحو الأرض ، فإنه يتسارع بسبب قوة الجاذبية ، ويكتسب السرعة والزخم حتى القوة الصاعدة لـ تعمل مقاومة الهواء على موازنة القوة الهابطة تمامًا بسبب وزن الجسم تحت الجاذبية - وهي نقطة يشار إليها باسم المحطة الطرفية ● السرعة.

يتم تحويل طاقة وضع الجاذبية التي يمتلكها الجسم في بداية السقوط إلى طاقة حركية عند سقوطه ، وهذا تذهب الطاقة الحركية إلى إنتاج الصوت ، مما يتسبب في ارتداد الجسم ، وتشويه الجسم أو كسره أثناء اصطدامه بـ أرض.

تتسبب الجاذبية في سقوط الأشياء نحو الأرض. على سطح الكوكب بأكمله ، تسبب الجاذبية تسارعًا ثابتًا قدره 9.8 م / ث

دفعة (ص) يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالسرعة (الخامس) من خلال المعادلة:

لذلك يكتسب الجسم الزخم طوال فترة سقوطه. لا تؤثر كتلة الجسم على سرعة سقوطه تحت الجاذبية ، لكن الأجسام الضخمة لها زخم أكبر بنفس السرعة بسبب هذه العلاقة.

القوة (F) العمل على الكائن موضح في قانون نيوتن الثاني ، والذي ينص على:

في هذه الحالة ، يكون العجلة بسبب الجاذبية ، لذاأ​ = ​زمما يعنى:

وهي معادلة الوزن.

يلعب الغلاف الجوي للأرض دورًا في هذه العملية. يعمل الهواء على إبطاء سقوط الجسم بسبب مقاومة الهواء (أساسًا قوة جميع جزيئات الهواء التي تصطدم به أثناء سقوطه) ، وتزيد هذه القوة كلما سقط الجسم بشكل أسرع. يستمر هذا حتى تصل إلى نقطة تسمى السرعة النهائية ، حيث تتطابق القوة الهابطة بسبب وزن الجسم تمامًا مع القوة الصاعدة بسبب مقاومة الهواء. عندما يحدث هذا ، لا يمكن للكائن أن يتسارع بعد الآن ويستمر في السقوط بهذه السرعة حتى يصطدم بالأرض.

على جسم مثل قمرنا ، حيث لا يوجد غلاف جوي ، لن تحدث هذه العملية ، وسيستمر الجسم في التسارع بسبب الجاذبية حتى يصطدم بالأرض.

طريقة بديلة للتفكير فيما يحدث عندما يسقط جسم نحو الأرض هي من حيث الطاقة. قبل أن يسقط - إذا افترضنا أنه ثابت - يمتلك الجسم طاقة على شكل كمون الجاذبية. هذا يعني أن لديها القدرة على التقاط الكثير من السرعة بسبب موقعها بالنسبة لسطح الأرض. إذا كانت ثابتة ، فإن طاقتها الحركية تساوي صفرًا. عندما يتم تحرير الجسم ، يتم تحويل طاقة وضع الجاذبية تدريجياً إلى طاقة حركية أثناء زيادة السرعة. في حالة عدم وجود مقاومة الهواء ، والتي تسبب فقدان بعض الطاقة ، فإن الطاقة الحركية قبل جسم يضرب الأرض سيكون هو نفسه طاقة وضع الجاذبية التي كانت عند أعلى مستوياتها هدف.

عندما يصطدم الجسم بالأرض ، يجب أن تذهب الطاقة الحركية إلى مكان ما ، لأن الطاقة لا يتم إنشاؤها أو تدميرها ، بل يتم نقلها فقط. إذا كان التصادم مرنًا ، مما يعني أن الجسم يمكن أن يرتد ، فإن الكثير من الطاقة يذهب إلى جعله يرتد مرة أخرى. في جميع الاصطدامات الحقيقية ، تُفقد الطاقة عندما تضرب الأرض ، ويؤدي بعضها إلى إصدار صوت والبعض الآخر يتسبب في تشويه الجسم أو حتى تكسيره. إذا كان التصادم غير مرن تمامًا ، يتم سحق الجسم أو تحطيمه ، وتذهب كل الطاقة إلى إنشاء الصوت والتأثير على الكائن نفسه.