自由落下モーション式：質問、定義、機能、方程式の例
自由落下している物体を見ると、何が観察されますか？ たとえば、とても美味しくて、甘くて栄養価の高いマンゴーが木から落ちたときです。 一目で観察すると、自由落下運動をしている物体は一定の速度を持っているように見えます。つまり、物体は加速していません。 実際、自由落下している物体はすべて一定の加速を経験します。
自由落下を引き起こすこの理由は、GLBBの一般的な例です。 自由落下している物体の加速度が一定であることをどのように証明しますか？ 自由落下方程式の導出の説明で、数学的にそれを証明します。
自由落下運動の定義
自由落下運動は、地球の引力によってのみ影響を受け、他の力の障害物がない落下運動です。 GLBBを含む自由落下運動は、初速度Vo =ゼロおよび重力加速度（g）に等しい加速度で加速されます。
正の加速度aを持つ直線での均一な運動の実際の適用（直線運動は加速度で加速されます。） 固定）これは、hメートルの高さから、初速度がゼロまたは速度なしで落下したオブジェクトです。 早く。 物体が受ける加速度は、重力による加速度g（m / s2）です。 このオブジェクトの軌道は直線です。 この種の運動は、自由落下運動として知られています。
自由落下運動は、初速度なしで地面から特定の高さから落下した物体の運動として定義され、その運動は重力によってのみ影響を受けます。
自由落下運動特性
自由落下モーションには、次の特性があります。
- 自由落下運動（GJB）は、（地球の重力の方向に）下向きに進む直線の垂直線の形の軌道を持っています。
- 自由落下（GJB）の初速度はゼロ（V0 = 0）つまり、初速度はありません。
- オブジェクトの動きは、特定の高さから発生します。
- 自由落下モーション（GJB）は重力の影響のみを受け、自由落下するオブジェクトに影響を与える外力はありません。
- GJBで経験する物体の加速度は、地球の重力の加速度に等しくなります（a = g）
- 重力と同じ方向なので、重力による加速度は正です。
自由落下モーションフォーミュラ
自由落下運動は、物体が高さhから初速度なしで落下し、重力gによる加速度の影響を受けることを示すことができます。
数学的には、自由落下運動は次のように記述されます。
vt = v0 + a.t
v0 = 0およびa = gであるため、上記の式は次のようになります。
vt = g.t
情報：vt =速度（m / s）、g =重力による加速度（m / s2）、t =時間（s）。
物体の高さ（h）を求める式は、均一に変化する直線の運動方程式を置き換えることができるため、自由落下運動の物体の高さの方程式は次のようになります。
h = g.t2
高さhから自由に落下する物体の速度を決定するには、次の式を使用して決定できます。
vt 2 = 2gh
自由落下の運動方程式
自由落下運動について説明するときは、GLBBの式または方程式を使用します。 地球に対して静止している基準座標系を選択します。 オブジェクトが垂直方向に移動しているため、xまたはs（glbb方程式内）をyに置き換えます。 xまたはsの代わりにhを使用することもできます。
オブジェクトyの初期位置を決定します0 t = 0の場合は= 0。 自由落下中に物体が受ける加速度は重力による加速度であるため、aをgに置き換えます。 したがって、自由落下運動方程式は、表の右の列のようになります。
GLBB |
フリーフォール |
Vバツ = Vxo +で |
Vy = Vよ + gt |
X = Xo + VXOt + at2 |
Y = Vよt + gt2 |
Vバツ2 = Vxo2 + 2as |
Vy2 = Vよ2 + 2gh |
上方向または下方向に正のyまたは負のyを使用することは、問題を解決する際に一貫している必要がある限り、問題ではありません。
数学的証明
上記の長い説明の中で、私はあなたに戻って、物体の質量が落下する物体の速度に影響を与えないという自由落下運動の概念を数学的に証明しました。 さらに、自由落下しているすべてのオブジェクトは一定の加速度を経験し、地面からのオブジェクトの位置が高いほど、オブジェクトが地面にぶつかったときの動きが速くなります。 同様に、オブジェクトが落下するのに時間がかかるほど、岩やほこりに当たったときの動きが速くなります。
ここで、上記で導出された自由落下運動の式を、数学的な証明のために書き直します。
vy = vよ + gt-式1
y = vよt + gt2 -式2
vy2 = vよ2 + 2gh-式3
( y vの後ろには、オブジェクトのパスに沿って座標軸があると想像した場合に、オブジェクトが垂直方向に移動するか、オブジェクトがy軸上で移動することを示したいだけです。 参照点についての議論をもう一度覚えておいてください）
ゼロプルーフ
上記の式を観察した後、質量の記号、別名mが表示されますか？ それは存在しないので、大衆は自由落下運動に責任がないと結論付けることができます。 大衆はGJBでは効果がありません。
- 最初の証明
vy = vよ + gt-式1
たとえば、マンゴーの木の茎から落ちるマンゴーの果実の動きを考えます。 マンゴー果実の自由落下の初速度（vy0)= 0 （なぜ0なのですか？ したがって、 式1 に変換：
vy = gt
この式から、マンゴーの落下速度は重力加速度（g）と時間（t）の影響を強く受けていることがわかります。 gは一定なので（9.8 m / s2）、上記の式では、オブジェクトの落下速度の値は時間（t）によって決定されるように見えます。 tが大きいほど、またはマンゴーフルーツが空中にある時間が長いほど、vの値はy また大きくなります。
さて、マンゴーの速度は常に時間とともに変化します。言い換えれば、マンゴーの移動速度は時間の単位ごとに増加します。 マンゴーに作用する重力による加速度は一定です（9.8m / s2）が、時間の単位ごとに速度が増加し、速度エイリアスの加速の増加は一定です。 この理由により、GLBBを含む浮き沈みの動きが発生します。
- 2番目の証明
次に、距離または高さと落下物の速度との関係を確認します。
vy2 = vよ2 + 2gh-式3
たとえば、石が解放される（投げられない）特定の高さから落とされた石を考えます。 解放された場合、初速度別名v0 = 0、初速度が与えられずに自然に落下するマンゴーのように。 石が投げられると、初速度があります。 あなたは違いを知っています…。
なぜならvy0 = 0の場合、式3は次のようになります。
vy2 = 2gh
この方程式から、速度の大きさ/値は、距離または高さ（h）および重力による加速度（g）の影響を受けるように見えます。 繰り返しますが、重力による加速度は等しい（9.8 m / s）ことを忘れないでください2). 重力は一定であるため、速度の値は主に高さ（h）によって決まります。 落下するときのオブジェクトの位置が高いほど、地面にぶつかるときのオブジェクトの速度が速くなります。 距離/高さの単位ごとに、オブジェクトが地面に近づくと速度が増加します。速度または加速度の増加の値は一定です。
自由落下運動の例
1. 物体は地上20メートルの高さから解放されます（g = 10 m / s ^ 2）。 地上15メートルの高さに達した後の物体の速度はどれくらいですか？
解決：
知られている：
h1 = 20 m
h2 = 15 m
g = 10 m / s ^ 2
尋ねられた:
vt =…。？
回答：
h = h1 – h2
h = 20 – 15
h = 5 m
次に、最終速度を決定できます。
vt 2 = 2gh
vt 2 = 2.10.5
vt 2 = 100
vt =ルート100
vt = 10 m / s
そう、 落下する物体の速度は10m / sです。
2. 質量2kgの岩が静止状態から解放され、自由に落下します。 1秒、5秒、10秒移動した後、石の位置と速度を決定します。
回答ガイド：
問題を解決する前に、まずこの問題の問題を特定または確認する必要があります。 求められているのは、石を数秒間落とした後の石の位置と速度であることに注意してください。 問題を特定したら、解決策またはどのような解決策を使用するかを決定します。 使用できる数式は3つあります。 どちらを使いますか？
vy = gt
y = gt2
vy2 = 2gh
オブジェクトの質量は重要ではないので、オブジェクトの質量を含む問題にだまされないでください…。 gとt（時間）の値を入力するだけです。
参考文献
- 基礎物理学講師チームI。 2009. 基本物理学の実践ガイドI. スラバヤ：ユニプレスユネサ
- ハリデーとレスニック。 1991. 物理第1巻（翻訳）. ジャカルタ：Erlangga
- ジャンコリ、ダグラスC. 2001. 物理第1巻（翻訳）. ジャカルタ：Erlangga
それはについてのレビューです 自由落下運動式：質問の例、定義、特性、方程式、証明. うまくいけば、上記のレビューが読者の役に立つでしょう。 以上でよろしくお願いします。
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