Zastanawiasz się, jak szybko coś spadnie z wysokości 20 metrów? Obliczymy to razem. Wyobraź sobie, że stoisz na dachu dwupiętrowego budynku. To mniej więcej 20 metrów!
Czym jest swobodne spadanie?
Swobodne spadanie to ruch, w którym jedyną siłą działającą na przedmiot jest grawitacja.
Pomijamy opór powietrza. Jakby przedmiot spadał w próżni. Brzmi kosmicznie, prawda?
Wyobraź sobie, że masz piłkę do koszykówki i piórko. Na Ziemi, piórko spadnie wolniej przez opór powietrza.
Ale w próżni, oba spadną jednocześnie! To magia fizyki.
Wzór na czas swobodnego spadania
Użyjemy wzoru: t = √(2h/g).
t to czas spadania (w sekundach). To, czego szukamy!
h to wysokość (w metrach). W naszym przypadku 20 metrów.
g to przyspieszenie ziemskie (około 9.81 m/s²). To stała wartość, która mówi, jak szybko prędkość przedmiotu rośnie podczas spadania.
Zapamiętaj ten wzór. Przyda się!
Obliczamy krok po kroku
1. Podstawiamy wartości do wzoru: t = √(2 * 20 / 9.81).
2. Mnożymy 2 razy 20: t = √(40 / 9.81).
3. Dzielimy 40 przez 9.81: t = √4.077.
4. Obliczamy pierwiastek kwadratowy z 4.077: t ≈ 2.02 sekundy.
Zatem, przedmiot spadnie z wysokości 20 metrów w około 2.02 sekundy.
Wyobraź sobie!
Dwie sekundy to krótko, ale dużo się dzieje!
Pomyśl o mrugnięciu okiem. Trwa ono około 0.3 sekundy. Spadanie z 20 metrów trwa prawie siedem razy dłużej!
Wyobraź sobie, że upuszczasz telefon z tej wysokości. Lepiej go złap!
Przyspieszenie podczas spadania
Podczas spadania, prędkość przedmiotu stale rośnie. To właśnie oznacza przyspieszenie ziemskie.
Na początku, prędkość jest bliska zeru. Ale z każdą sekundą, rośnie o 9.81 m/s.
Po jednej sekundzie, prędkość wynosi około 9.81 m/s. Po dwóch sekundach, około 19.62 m/s.
Dlatego upadek z większej wysokości jest bardziej niebezpieczny. Przedmiot nabiera większej prędkości.
Porównanie z innymi wysokościami
Co, jeśli wysokość byłaby inna?
Dla wysokości 10 metrów: t = √(2 * 10 / 9.81) ≈ 1.43 sekundy.
Dla wysokości 5 metrów: t = √(2 * 5 / 9.81) ≈ 1.01 sekundy.
Widzisz? Im niżej, tym krócej trwa spadanie.
Realne przykłady
Spadanie kropli deszczu. Chociaż krople powstają wysoko w chmurach, opór powietrza spowalnia je. Dlatego nie spadają z ogromną prędkością.
Skok ze spadochronem. Spadochron zwiększa opór powietrza, co pozwala na bezpieczne lądowanie.
Spadanie liścia z drzewa jesienią. Liść ma dużą powierzchnię w stosunku do swojej masy, więc opór powietrza odgrywa dużą rolę.
Pamiętaj!
Nasz wzór działa w idealnych warunkach. Pomija opór powietrza.
W rzeczywistości, opór powietrza zawsze występuje. Zwłaszcza dla przedmiotów o dużej powierzchni.
Dla bardzo wysokich budynków, opór powietrza może znacząco wpłynąć na czas spadania.
Ale dla prostych obliczeń, nasz wzór jest bardzo przydatny.
Teraz już wiesz, jak obliczyć czas swobodnego spadania. Powodzenia w eksperymentach (ale zachowaj ostrożność)!
Pomyśl o innych przykładach swobodnego spadania i spróbuj oszacować czas. To świetny sposób na naukę fizyki w praktyce!
Fizyka jest wszędzie wokół nas! Obserwuj świat i zadawaj pytania.
