Kad objekts nokrīt uz Zemes pusi, notiek daudz dažādu lietu, sākot no enerģijas pārneses līdz gaisa pretestībai līdz pieaugošam ātrumam un impulsam. Izpratne par visiem faktoriem, kas spēlē, sagatavo jūs izprast virkni problēmu klasiskajā fizikā, tādu jēdzienu nozīmi kā impulss un enerģijas saglabāšanas raksturs. Īsā versija ir tāda, ka tad, kad objekts nokrīt uz Zemes pusi, tas iegūst ātrumu, impulsu un tā kinētiku enerģija palielinās, samazinoties tās gravitācijas potenciāla enerģijai, taču šis skaidrojums izlaiž daudz svarīgu informācija.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Kad objekts nokrīt uz Zemes pusi, tas gravitācijas spēka ietekmē paātrinās, iegūstot ātrumu un impulsu līdz augšupejošajam spēkam gaisa pretestība precīzi līdzsvaro lejupejošo spēku objekta svara dēļ zem smaguma - punkts, kas tiek dēvēts par termināli ātrums.
Gravitācijas potenciālā enerģija, kurai objekts ir kritiena sākumā, krītot tiek pārveidota par kinētisko enerģiju, un tas kinētiskā enerģija nonāk skaņas radīšanā, izraisot objekta atlēcienu, un objektu deformējot vai salaužot, kad tas sit zeme.
Ātrums, paātrinājums, spēks un impulss
Smaguma dēļ objekti krīt uz Zemes pusi. Visā planētas virsmā gravitācija izraisa nemainīgu paātrinājumu 9,8 m / s2, parasti tiek dots simbolsg. Tas vienmēr mainās tik nedaudz, atkarībā no jūsu atrašanās vietas (tas ir aptuveni 9,78 m / s2 pie ekvatora un 9,83 m / s2 pie stabiem), bet visā virsmā tas paliek nemainīgs. Šī paātrinājuma dēļ objekts palielina ātrumu par 9,8 metriem sekundē katru sekundi, kad tas nonāk gravitācijas stāvoklī.
Moments (lpp) ir cieši saistīta ar ātrumu (v), izmantojot vienādojumu:
p = mv
tāpēc objekts iegūst impulsu visā kritiena laikā. Objekta masa neietekmē to, cik ātri tā nonāk gravitācijā, bet masveida objektiem šo attiecību dēļ ir lielāks impulss ar tādu pašu ātrumu.
Spēks (F), kas iedarbojas uz objektu, ir parādīts Ņūtona otrajā likumā, kurā teikts:
F = ma
Šajā gadījumā paātrinājums notiek gravitācijas dēļ, tātada = g,tas nozīmē, ka:
kas ir svara vienādojums.
Gaisa pretestība un termināla ātrums
Zemes atmosfērai šajā procesā ir nozīme. Gaiss gaisa pretestības dēļ palēnina objekta krišanu (būtībā visu gaisa molekulu spēks, kas krītot to sit), un šis spēks palielinās, jo ātrāk objekts krīt. Tas turpinās, līdz tas sasniedz punktu, ko sauc par gala ātrumu, kur objekta svara radītais lejupejošais spēks precīzi sakrīt ar gaisa pretestības izraisīto augšupejošo spēku. Kad tas notiek, objekts vairs nevar paātrināties un turpina krist ar šo ātrumu, līdz tas nonāk zemē.
Uz tāda ķermeņa kā mūsu mēness, kur nav atmosfēras, šis process nenotiktu, un objekts gravitācijas dēļ turpinātu paātrināties, līdz tas nonāks zemē.
Enerģijas pārnese uz krītošu objektu
Alternatīvs veids, kā domāt par to, kas notiek, objektam krītot uz Zemi, ir enerģijas ziņā. Pirms kritiena - ja pieņemam, ka tas ir nekustīgs - objektam piemīt enerģija gravitācijas potenciāla veidā. Tas nozīmē, ka tam ir iespējas uzņemt lielu ātrumu, pateicoties tā atrašanās vietai attiecībā pret Zemes virsmu. Ja tas ir nekustīgs, tā kinētiskā enerģija ir nulle. Kad objekts tiek atbrīvots, gravitācijas potenciālā enerģija, uzņemot ātrumu, pakāpeniski tiek pārveidota par kinētisko enerģiju. Ja nav gaisa pretestības, kas izraisa enerģijas zudumu, kinētiskā enerģija tieši pirms objekts triecas pret zemi, būtu tāds pats kā gravitācijas potenciāla enerģija, kas tai bija visaugstākajā līmenī punkts.
Kas notiek, kad objekts ietriecas zemē?
Kad objekts ietriecas zemē, kinētiskajai enerģijai kaut kur jāiet, jo enerģija netiek radīta vai iznīcināta, tikai tiek nodota. Ja sadursme ir elastīga, kas nozīmē, ka objekts var atlekt, liela daļa enerģijas tiek tērēta tam, lai tas atkal atlecētu. Visās reālajās sadursmēs enerģija tiek zaudēta, kad tā nokļūst zemē, daļa no tām nonāk skaņas radīšanā, bet daļa - objekta deformācijā vai pat sadalīšanā. Ja sadursme ir pilnīgi neelastīga, objekts tiek saspiests vai sasists, un visa enerģija nonāk skaņas un ietekmes radīšanā uz pašu objektu.
