السقـوط الحـر
مقدمة :
من تطبيقات الحركة بعجلة منتظمة السقوط الحـر للأجسام وكذلك المقذوفات ( الرأسية او المقذوفات بزاوية )
فاعندما يسقط جسم سقوطاً حـراً من مكان مرتفع عن سطح الأرض ، فإنه يبدأ حركته من السكون متجهاً نحو الأرض متأثراً بقوة جذب الأرض له ، تتـذايد سرعة الجسم تدريجياً حتى تصل لأقصى قيمة لها لحظة اصطدامه بسطح الأرض .
من تطبيقات الحركة بعجلة منتظمة السقوط الحـر للأجسام وكذلك المقذوفات ( الرأسية او المقذوفات بزاوية )
فاعندما يسقط جسم سقوطاً حـراً من مكان مرتفع عن سطح الأرض ، فإنه يبدأ حركته من السكون متجهاً نحو الأرض متأثراً بقوة جذب الأرض له ، تتـذايد سرعة الجسم تدريجياً حتى تصل لأقصى قيمة لها لحظة اصطدامه بسطح الأرض .
وإذا أهملنا مقاومة الهواء للجسم أثناء سقوطه فإن الجسـم يتحرك بعجلة منتظمة تسمى (عجلة السقوط الحـر)
أو (عجلة الجاذبية الأرضية ) (g) .
و تختلف عجلة الجاذبية اختلافا ً طفيفا ً من مكان لآخر على سطح الأرض كلما اقتربنا أو ابتعدنا عن مركز الأرض .
عجلة الجاذبية الأرضية (g) : هى عجلة منتظمة تتحرك بها الأجسام عندما تسقط سقوطاً حـراً نحو سطح الأرض .
س ما معنى قولنا أن عجلة السقوط الحر لجسم = ( 9.8 ) م / ث۲ ؟
ﺠ أي أنه عند سقوط الجسم سقوطاً حراً فإن سرعته تزداد بمقدار 9.8 م / ث كل ثانية
تعليلات هامه :
علل تختلف عجلة الجاذبية الأرضية من مكان لآخر على سطح الأرض ؟
ﺠ و ذلك لتفلطح الأرض قليلاً عند القطبين فتكون عند القطبين أكبر منها عند خط الإستواء لقرب القطبين
من مركز الأرض .
علل تصل ريشة لطائر و كرة من الحديد فى نفس اللحظة للأرض عند سقوطهما معاً من
مكان مرتفع ( مع إهمال مقاومة الهواء )؟
ﺠ لأن كل من الريشة و كرة الحديد تتحركان نحو الأرض بعجلة منتظمة هى عجلة الجاذبية الأرضية .
علل تزد اد سرعة الجسم كلما اقترب من سطح الأرض عند سقوطه سقوطاً حراً ؟
ﺠ لأنه يتحرك بعجلة تزايدية عندما يتحرك فى اتجاه الجاذبية الأرضية .
علل تقل سرعة الجسم عند قذفه بعيداً عن سطح الأرض ؟
ﺠ لأنه يتحرك بعجلة تناقصية عندما يتحرك فى عكس اتجاه الجاذبية الأرضية .
ملاحظات هامة لحل مسائل السقوط الحر :-
تطبق معادلات الحركة بعجلة منتظمة فى خط مستقيم عند حل هذه المسائل مع الرمز للعجلة بالرمز (g ) .
/>Vf = Vi + g t
Vf 2 = Vi 2 +
عند سقوط جسم سقوطاً حراً فإن 0 = Vi .
عند قذف الجسم لأعلى فإنه عند أقصى ارتفاع (فقط) تنعدم سرعة النهائية أى 0 = Vf.
زمن الصعود = زمن الهبوط .
سرعة الجسم عند أي نقطة أثناء الصعود = (-) سرعة الجسم عند نفس النقطة أثناء الهبـوط
( تدل الإشارة سالب على أن السرعتين فى عكس الاتجاه )
( تدل الإشارة سالب على أن السرعتين فى عكس الاتجاه )
فى حالة الصعود تكون عجلة الجاذبية سالبة بينما فى حالة الهبوط تكون عجلة الجاذبية موجبة .
سقط جسم :- قذف جسم :-
0 = Vi 0= Vf
+ = g ـــ = g
| تدريبات : | |||||
1. سقط حجر من أعلى مبنى سقوطاً حراً فوصل سطح الأرض بعد 6 ثوانى . فاحسب ارتفاع المبنى .
علماً بأن عجلة الجاذبية 10 م / ث۲ . [ 180 م ]
2. يسقط حجر من سطح جبل أوجد سرعته عندما يهبط
3 . سقط حجر من أعلى منزل ارتفاعه 19.6 متر من سطح الأرض فاحسب سرعة وصوله للأرض و زمن الوصول .
علماً بأن عجلة الجاذبية 9.8 م / ث۲. [ 2 ثانية , 19.6 م / ث ]
4. سقطت أداة سقوطاً حراً إلى قاع بئر بترول فإذا كانت عملية السقوط تستغرق 15 ثانية إحسب عمق البئر .
علماً بأن عجلة الجاذبية 10 م / ث۲ . [ 1125 م ]
5. أسقط حجر من فوق برج القاهرة فاستغرق 4 ثوان حتى وصل إلى سطح الأرض فاحسب سرعة الحجر لحظة اصطدامه بالأرض
و احسب ارتفاع البرج علماً بأن عجلة السقوط الحر 10 م / ث۲. [ 40 م / ث , 80 متر ]
6. سقط حجر من سطح منزل فمر امام شخص يقف فى أحد شرفات المنزل على ارتفاع 5 متر من سطح الأرض بعد 4 ثوانى
من لحظة السقوط أوجد : 1 – ارتفاع المنزل . 2 – سرعة الحجر عندما مر أمام الشخص .
علماً بأن عجلة الجاذبية 10 م / ث۲ . [ 85 م , 40 م / ث ]
7. سقطت تفاحة من شجرة و بعد ثانية واحدة ارتطمت بالأرض احسب قيمة سرعة التفاحة لحظة اصطدامها بالأرض
و احسب السرعة المتوسطة للتفاحة خلال السقوط ثم أوجد بعد التفاحة عن الأرض غند بدء السقوط
[ 10 م / ث , 5 م / ث , 5 م ]
9. يسقط حجر سقوطاً حراً . احسب المسافة التى يقطعها الجسم خلال الثانيتين الثالثة و الرابعة .
علماً بأن عجلة الجاذبية 10 م / ث۲ . [ 60 م ]
10. يسقط حجر سقوطاً حراً احسب المسافة التى يقطعها الجسم خلال الثانيتين السابعة و الثامنة .
علماً بأن عجلة الجاذبية 10 م / ث۲ . [ 140 م ]