Максимальная скорость падения человека в воздухе: Максимальная скорость падающего тела. Свободное падение тел. Ускорение свободного падения. Движение тела, брошенного вертикально

Разное

Содержание

Как выжить при падении с 10 километровой высоты


Вычитал я сегодня потрясающие данные: оказывается не все так плохо, когда казалось бы все, писец неизбежен…

Максимальная скорость падения в воздухе является величиной предельной. 
И этот предел достигается за весьма короткое расстояние — около 500 метров. Это означает, что человек, упавший с вершины Останкинской телебашни, и человек, вывалившийся из самолёта на высоте 10 км — не разгонятся больше 240 км/час. Причина — в сопротивлении воздуха.

Это также означает, что шансы выжить при падении с самолёта уже не представляются величиной маловероятной. Американский историк-любитель Джим Хамильтон собирает статистику по таким случаям. Вот некоторые из них:

1. В 1972 году сербская стюардесса Весна Вулович выпала из самолёта DC-9, взорвавшегося над Чехословакией. Девушка пролетела 10 километров, будучи зажата между своим сиденьем, тележкой из буфета и телом ещё одного члена экипажа. Она приземлилась на заснеженный горный склон и долго по нему скользила. В итоге получила тяжёлые травмы, но осталась жива…


2. В 1943 году американский лётчик Алан Мэги выполнял боевое задание над Францией. Его выбросило из самолёта B-17. Пролетев 6 километров, он пробил стеклянную крышу железнодорожного вокзала. Практически сразу же его взяли в плен немцы, который были потрясены, увидев его живым.

3. Уже в наше время один скайдайвер с нераскрывшимся парашютом упал на линию высоковольтной передачи. Провода спружинили и подбросили его вверх, в итоге он остался жив.

4.1944 году британский лётчик Николас Алкемейд упал с шестикилометровой высоты. Он приземлился в заснеженную чащу и отделался лишь мелкими травмами. Убедившись в последнем, Николас встал из сугроба и закурил.

5. В 1971 году самолёт Lockheed L-188A Electra попал в бурю над Амазонкой. Из 92 человеко погибло 91. Но 17-летняя немецкая девушка Юлиана Кнопке выжила, упав с высоты примерно в 3 километра. Она пришла в себя на следующее утро. Вокруг были джунгли, обломки и кучи рождественских подарков, выпавших из самолёта. Юлиана была пристёгнута к креслу. У неё была сломана ключица. Её мать погибла вместе с остальными пассажирами. Взяв с собой пакет конфет и стараясь не думать о маме, Юлиана отправилась в путь. Десять дней она брела по джунглям, вдоль ручейков и рек, следуя когда-то услышанному совету отца-биолога «потерявшись в джунглях, ты выйдешь к людям, следуя за течением воды». Она обходила крокодилов и колотила палкой по мелководью, чтобы распугать скатов. Где-то споткнувшись, потеряла туфлю. В конце из одежды у неё осталась только рваная мини-юбка. На десятый день она увидела каноэ. Ей потребовалось несколько часов, чтобы вскарабкаться по береговому склону до хижины, где на следующий день её обнаружила бригада лесорубов.

По статистике службы ACRO, фиксирующей все авиакатастрофы, с 1940 по 2008 в результате крушений погибло 118 934 человека. Выжило — лишь 157. 

Из этих счастливчиков 42 — выжило после падения с высоты более 3 километров.
Источник: http://kvisaz.livejournal.com/230390.html

Измерение ускорения свободного падения на различных высотах при помощи математического маятника

  • Участник: Мингалеев Артур Эдуардович
  • Руководитель: Баскова Мария Аркадьевна
Цель настоящего исследования состояла в получении значения ускорения свободного падения при помощи математического маятника в условиях разного уровня высоты на уровнем моря.

1. Введение

Первым человеком, изучавшим природу падения тел, был греческий ученый Аристотель. Затем Галилео Галилей обобщил и не проанализировал опыт и эксперименты нескольких поколений исследователей. Он предположил, что в среде, свободной от воздуха, все тела будут падать с одинаковой скоростью. Также Галилей предположил, что во время падения скорость тел постоянно увеличивается. Экспериментировать со свободным падением тел продолжил Исаак Ньютон. В его выводах прослеживается мысль, что на Луне и на других планетах сила тяжести, воздействующая на одно и то же тело, будет неодинакова, зависит она напрямую от массы космического тела. Например, ускорение g на Луне в несколько раз меньше, чем на Земле. Таким образом, зная массу планеты, можно вычислить ускорение свободного падения тела на этой планете.

Цель настоящего исследования состояла в получении значения ускорения свободного падения при помощи математического маятника в условиях разного уровня высоты на уровнем моря. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

  1. Ознакомиться с историей открытия свободного падения тел;
  2. Изучить методы измерения ускорения свободного падения на поверхности Земли;
  3. Провести самостоятельные измерения ускорения свободного падения при помощи математического маятника;
  4. Провести измерения на различных высотах.

Гипотеза исследования: логично предположить, что ускорение свободного падения, полученные в разных экспериментах, должны быть близки к значению 9,8 м/с2 и отличаться на сотые или тысячные доли на глубине станции метро Кремлевская (–34 м) и на высоте небоскреба «Лазурные небеса» (+120 м). Также результаты измерений и вычислений могут отличаться погрешностью измерений.

Методы изучения: самостоятельная, индивидуальная работа в сочетании с теоретическими исследовательскими, проектными формами работы.

Читая много различной в том числе и технической литературы, я узнал о практическом применении различия ускорения свободного падения в разных точках на поверхности Земли. Я измерял g различными способами, рассчитывал погрешности измерений, опираясь на общепринятое значение

g, учился грамотно проводить эксперимент. Выяснил, что свободное падение – движение равноускоренное. Ускорение свободного падения не зависит от массы тела. Гипотезу о том, что значения ускорения свободного падения должны быть близки к значению 9,8 м/с2 и отличаться только погрешностью измерений удалось подтвердить разными экспериментами. Наиболее точный результат ускорения свободного падения у меня получился с помощью математического маятника. Поэтому для исследования изменения значения ускорения свободного падения с высотой я выбрал именно этот способ измерения. Погрешность составила не более 10%.

В дальнейшем я хотел бы самостоятельно исследовать зависимость значения ускорения свободного падения от географического положения.

2. Основная часть

2.1. Исторические сведения об открытии свободного падения и методах его измерения

Еще тысячелетия назад люди замечали, что большая часть предметов падает все быстрее и быстрее, а некоторые падают равномерно. Но как именно падают эти предметы – этот вопрос первобытных людей не занимал. Тем не менее нашлись люди, которые по мере возможностей начали исследовать это явление. Сначала они проделывали опыты с двумя предметами. Например, брали два камня, и давали возможность им свободно падать, выпустив их из рук одновременно. Затем снова бросали два камня, но уже в стороны по горизонтали. Потом бросали один камень в сторону, и в тот же момент выпускали из рук второй, но так, чтобы он просто падал по вертикали. Люди извлекли из таких опытов много сведений о природе. Из опытов с падающими телами люди установили, что маленький и большой камни, выпущенные из рук одновременно, падают с одинаковой скоростью. То же самое можно сказать о кусках свинца, золота, железа, стекла, и т.д. самых разных размеров. Из подобных опытов выводиться простое общее правило: свободное падение всех тел происходит одинаково независимо от размера и материала, из которого тела сделаны. Между наблюдением за причинной связью явлений и тщательно выполненными экспериментами, вероятно, долго существовал разрыв. Две тысячи лет назад некоторые древние ученые, по-видимому, проводили вполне разумные опыты с падающими телами. Великий греческий философ и ученый Аристотель, по-видимому придерживался распространенного представления о том, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Аристотель и его последователи стремились объяснить, почему происходят те или иные явления, но не всегда заботились о том, чтобы пронаблюдать, что происходит и как происходит. Он говорил, что тела стремятся найти свое естественное место на поверхности Земли. В XIV столетии группа философов из Парижа восстала против теории Аристотеля и предложила значительно более разумную схему, которая передавалась из поколения в поколение и распространилась до Италии, оказав двумя столетиями позднее влияние на Галилея. Парижские философы говорили об ускоренном движении и даже о постоянном ускорении, объясняя эти понятия архаичным языком. Великий итальянский ученый Галилео Галилей обобщил имеющиеся сведения и представления и критически их проанализировал, а затем описал и начал распространять то, что считал верным. Галилей понимал, что последователей Аристотеля сбивало с толку сопротивление воздуха. Он указал, что плотные предметы, для которых сопротивление воздуха несущественно, падают почти с одинаковой скоростью.

Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая: все тела при падении движутся одинаково; начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью; движение происходит с «постоянным ускорением»; темп увеличения скорости тела не меняется, т.е. за каждую последующую секунду скорость тела возрастает на одну и ту же величину. Существует легенда, будто Галилей проделал большой демонстрационный опыт, бросая легкие и тяжелые предметы с вершины Пизанской падающей башни (одни говорят, что он бросал стальные и деревянные шары, а другие утверждают, будто это были железные шары весом 0,5 и 50 кг). Описаний такого публичного опыта нет, и Галилей, несомненно, не стал таким способом демонстрировать свое правило. Галилей знал, что деревянный шар намного отстал бы при падении от железного, но считал, что для демонстрации различной скорости падения двух неодинаковых железных шаров потребовалась бы более высокая башня. Итак, мелкие камни слегка отстают в падении от крупных, и разница становится тем более заметной, чем большее расстояние пролетают камни. И дело тут не просто в размере тел: деревянный и стальной шары одинакового размера падают не строго одинаково. Галилей знал, что простому описанию падения тел мешает сопротивление воздуха. Но он мог лишь уменьшить его и не мог устранить его полностью. Поэтому ему пришлось вести доказательство, переходя от реальных наблюдений к постоянно уменьшающимся сопротивлением воздуха к идеальному случаю, когда сопротивление воздуха отсутствует. Позже, оглядываясь назад, он смог объяснить различия в реальных экспериментах, приписав их сопротивлению воздуха.

Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью. Именно этот опыт дал решающую проверку предположения Галилея. Опыты и рассуждения Галилея привели к простому правилу, точно справедливому в случае свободного падения тел в вакууме. Это правило в случае свободного падения тел в воздухе выполняется с ограниченной точностью. Поэтому верить в него, как в идеальный случай нельзя. Для полного изучения свободного падения тел необходимо знать, какие при падении происходят изменения температуры, давления, и др., то есть исследовать и другие стороны этого явления. Так Галилей установил признак равноускоренного движения:

S1 : S2 : S3 : … = 1 : 2 : 3 : … (при V0 = 0)

Таким образом, можно предположить, что свободное падение есть равноускоренное движение. Так как для равноускоренного движения перемещение рассчитывается по формуле, то если взять три некоторые точки 1,2,3 через которые проходит тело при падении и записать: (ускорение при свободном падении для всех тел одинаково), получится, что отношение перемещений при равноускоренном движении равно:

S1 : S2 : S3 = t12 : t22 : t32 (2)

Остается еще добавить небольшой комментарий относительно экспериментов со свободным падением тел Исаака Ньютона. В его выводах прослеживается мысль, что на Луне и на других планетах сила тяжести, воздействующая на одно и то же тело, будет неодинакова, зависит она напрямую от массы космического тела. Например, ускорение g на Луне в несколько раз меньше, чем на Земле. Таким образом, зная массу планеты, можно вычислить ускорение свободного падения тела на этой планете.

2.2. Практическая значимость нахождения значения ускорения свободного падения

Я много читаю и, как следствие склонен фантазировать. Для меня практическая значимость исследования заключается в возможности прогнозирования форм жизни на небесных телах, с которыми человечество столкнется при неизбежном освоении космоса. Ведь от значения g на другой планете зависит не только сила тяжести. Люди заранее смогут узнать, какие существа встретят их на той или иной планете, какими физическими характеристиками они будут обладать.

2.3. Методы измерения ускорения свободного падения

На самом деле методов по измерению ускорения свободного падения достаточно много. Приведу только те, которые сам испробовал.

1) Измерение ускорения свободного падения с помощью наклонной плоскости

Понадобится следующее оборудование:деревянный брусок, трибометр, штатив с муфтой и лапкой, электронный секундомер, динамометр, измерительная лента, линейка. Рассматривая движение бруска вниз по наклонной плоскости, можно записать второй закон Ньютона в векторном виде:


Записывая второй закон Ньютона в проекциях на оси координат:

Ох: – Fтр+ mgsinα = ma

Oy: N – mgcosα = 0

и учитывая, что N = mgcosα; Fтр = μN; можно решить данную систему уравнений и получить ускорение свободного падения:

g a
sinα – μcosα

При этом ускорение a можно вычислить из формулы

так как начальная скорость бруска при скольжении по наклонной плоскости равна 0:

Видим, что для этого нужно измерить длину наклонной плоскости и время скольжения по ней бруска.

Для вычисления sinα и cosα нужно знать длину S и высоту h наклонной плоскости:


Для определения коэффициента трения скольжения положим трибометр на горизонтальную поверхность и с помощью динамометра равномерно протащим по нему брусок. В этом случае на брусок будут действовать 4 силы: сила тяжести, сила упругости пружины динамометра, сила трения, сила реакции опоры.


При равномерном движении бруска эти силы будут попарно равны: Fтр = Fупр, Fтяж = N, т. е. Fупр = μFтяж, тогда коэффициент трения равен

Для меня в этом методе оказалось слишком много математических действий, с которыми в курсе математики я еще не знаком. Поэтому даже не буду приводить результаты проделанных измерений и вычислений.

2) Определение
g благодаря давлению жидкости

Как известно давление столба жидкости обусловлено следующими факторами: плотность жидкости, непосредственно высота столба жидкости и само значение ускорения свободного падения на данной планете.

Если преобразовать формулу P = ρgh, получится формула нахождения g. Эта формула выглядит так = P / ρh, где Р – давление в жидкости на глубине h, которое можно узнать с помощью манометра, ρ – плотность воды равное 1000 кг/м3.

При подобных измерениях нужно учитывать погрешность измерительного прибора, манометра. Достаточно точного мне найти не удалось, поэтому для своих исследований я выбрал другой метод.

3) Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника

Необходимое оборудование: секундомер, штатив с муфтой и лапкой, шарик на нерастяжимой нити, измерительная лента. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях (до 10°) от положения равновесия период колебаний равен периоду колебаний математического маятника


С другой стороны период колебаний маятника можно расчитать из определения, ведь период – это время одного полного колебания. Тогда период

и ускорения свободного падения может быть вычислено по формуле

Подготовка к проведению работы

В работе используется простейший маятник – шарик на нити. При малых размерах по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебаний равен периоду колебаний математического маятника


Тогда период

и ускорения свободного падения может быть вычислено по формуле

Результаты измерений и вычислений представлены в разделе 2.5

2.4. Теоретические расчеты по определению ускорения свободного падения различных высотах

Теоретически значение ускорения свободного падения на поверхности планеты Земля можно приблизительно подсчитать, представив планету точечной массой M, и вычислив гравитационное ускорение на расстоянии её радиуса R:

где G — гравитационная постоянная (G = 6,6743 · 10–11 (H ·м2)/кг2).

При вычислениях я применял такие значения:

R = 6370 · 103 м – радиус Земли на широте Казани;

M = 5,9722 · 1024 кг – масса Земли.

Таким образом теоретическое значение gт = 9,823386 м/с2.

Согласно формуле

естественно предположить, что ускорение свободного падения на разных высотах будет немного отличаться: на глубине будет больше, а на высоте меньше вычисленного выше.

Возможно эту небольшую разницу можно объяснить погрешностью измерений. Проверим.

Результаты вычислений значения ускорения свободного падения на различных высотах представлены в таблице:

В классе

На станции метро Кремлевская

На 36-м этаже небоскреба

R = 6370 км,

h = 0

R = 6370 км,

h = –16 м

R = 6370 км,

h = +120 м

9,8234

9,8231

9,8227

2.5. Экспериментальное определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника

Как уже говорилось ранее, оборудование для проведения измерений требовалось весьма не замысловатое: секундомер, штатив с муфтой, шарик на нерастяжимой нити, измерительная лента. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях (до 10°) от положения равновесия период колебаний равен периоду колебаний математического маятника


С другой стороны период колебаний маятника можно расчитать из определения, ведь период – это время одного полного колебания. Тогда период

и ускорения свободного падения может быть вычислено по формуле

Ход работы

Для начала я проделал все необходимые измерения в классе, в кабинете физики Лицея № 110. Кабинет находится на втором этаже. Учитывая высоту потолков (около 3 м), логично предположить, что вычисленные значения g должны быть близки к gт.

  1. Я установил на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепил с помощью муфты кольцо и подвесил к нему шарик на нити. Шарик должен висеть и свободно совершать колебания.
  2. Нить я взял метровой длины для удобства вычислений.
  3. Отклонив шарик на небольшое расстояние (5-8 см), я возбудил колебания маятника.
  4. Измерил в пяти экспериментах время t 20 колебаний маятника и вычислил tср:
tср =  t1 + t2 + t3 + t4 + t5
5
  1. Затем вычислил среднюю абсолютную погрешность измерения времени:
∆tср =  t1tср│ + │t2tср│+ │t3tср│ + │t4tср│ + │t5tср
5
  1. Вычислил ускорение свободного падения по формуле:
Таблица результатов измерений в классе
n

N

t, c

tср, с

Δtср, с

g, м/с2

1

20

40,26

39,94

0,36

9,88924

2

20

39,20

3

20

40,30

4

20

40,18

5

20

39,78

  1. Я определил относительную погрешность измерения времени εt.
ε =  t  =  tи + ∆tотсчета  =  1 с + 1 с  =  2 c  =  2 с  = 0,05 = 5%
t t t tсредн 39,94 с
  1. Определил относительную погрешность измерения длины маятника:
εl =  l  =  lи + ∆lотсчета  =  половина цены деления + цена деления  = 
l l длина маятника

 

0,0005 м + 0,001 м  =  0,0015 м  =  0,0015 м  = 0,0015 = 0,15%
l l 1 м
  1. Вычислил относительную погрешность измерения g:

    εg = εl+ 2εt = 0,05 + 2 · 0,0015 = 0,053 = 5,3%

  2.  Определил абсолютную погрешность вычисления ускорения свободного падения:

    g = εggсредняя = 0,053 · 9,73971 м/с2 = 0,5162 м/с2 ≈ 0,520

Итог моих измерений и вычислений:

9,37 ≤ g ≤ 10,41

Такие действия я проделал в казанском метрополитене, на станции метро Кремлевская и на 36-м этаже единственного в Казани небоскреба «Лазурные небеса».

Таблица результатов измерений на станции метро Кремлевская

n

N

t, c

tср, с

Δtср, с

g, м/с2

1

20

31,80

31,71

0,042

9,96232

2

20

31,72

3

20

31,62

4

20

31,69

5

20

31,71

При измерениях в метро пришлось использовать длину нити 63,5 см.

Относительная погрешность измерения времени εt = 0,063 = 6,3%.

Относительная погрешность измерения длины маятника: εl = 0,24%

Относительная погрешность измерения g: εg = 6,78%

Абсолютную погрешность вычисления ускорения свободного падения составила: 0,63 м/с2.

Итог моих измерений и вычислений:

9,33 ≤ g ≤ 10,59

Таблица результатов измерений на 36-м этаже небоскреба «Лазурные небеса»
n

N

t, c

tср, с

Δtср, с

g, м/с2

1

20

28,59

28,57

0,10

9,85664

2

20

28,56

3

20

28,81

4

20

28,52

5

20

28,39

Здесь при измерениях пришлось длину нити еще сократить до 51 см.

Относительная погрешность измерения времени εt = 7%.

Относительная погрешность измерения длины маятника: εl = 0,29%

Относительная погрешность измерения g: εg = 7,58%

Абсолютную погрешность вычисления ускорения свободного падения составила: 0,75 м/с2.

Итог моих измерений и вычислений:

9,11 ≤ g ≤ 10,61

Таблица сравнения теоретически полученных значений g (м/с2) и полученных экспериментально

 

В классе

На станции метро Кремлевская

На 36-м этаже небоскреба

R = 6370 км,

h = 0

R = 6370 км,

h = –16 м

R = 6370 км,

h = +120 м

Теория

9,8234

9,8231

9,8227

Эксперимент

9,8892

9,9623

9,8566

3. Заключение

При подготовке к защите данной работы и в результате теоретического исследования, чтения разных книг и статей я узнал многое об ускорении свободного падения. Как уже упоминал, для меня практическая значимость исследования заключается в возможности прогнозирования форм жизни на небесных телах, с которыми человечество столкнется при неизбежном освоении космоса. Ведь люди заранее смогут узнать, какие существа встретят их на той или иной планете, какими физическими характеристиками они будут обладать.

Также я узнал, что расчеты различия ускорения свободного падения в разных точках на поверхности Земли могут указывать на гравитационные аномалии.

Самое главное, я научился измерять g, различными способами, рассчитывать погрешности измерений, грамотно проводить эксперимент.

Считаю цель исследования достигнута. Средние значение ускорения свободного падения на различных высотах отличаются в зависимости от высоты над уровнем моря: при увеличении высоты значение g уменьшается, при углублении в недра Земли – увеличивается. Экспериментально полученные значения хорошо это показывают.

Погрешность измерений достаточно велика, но не превышает 10%. Уменьшить погрешность возможно путем проведения большего числа измерений: ни 5, а 20; большего числа колебаний: не 20, а 100. Также при расчетах можно учесть, что Казань находится примерно на уровне 250-300 м над уровнем моря.

В дальнейшем хотелось бы усовершенствовать экспериментальные установки, чтобы измерять ускорение свободного падения с большей точностью.

Планирую самостоятельно исследовать значения ускорения свободного падения в различных уголках земного шара.


Расчет времени падения тела с высоты. Как рассчитать скорость падения

Известно, что планета Земля притягивает любое тело к своему ядру при помощи так называемого гравитационного поля . Это значит, что чем больше расстояние между телом и поверхностью нашей планеты, тем с большей воздействует на него, и тем выраженнее

На тело, падающее вертикально вниз, по-прежнему воздействует вышеупомянутая сила, благодаря действию которой тело непременно упадет вниз. Остается открытым вопрос о том, какова будет его скорость при падении? С одной стороны, на предмет оказывает влияние сопротивление воздуха, которое достаточно сильно, с другое — тело тем сильнее притягивается к Земле, чем оно от нее дальше. Первое — очевидно будет являться препятствием и уменьшать скорость, второе — придавать ускорение и увеличивать скорость. Таким образом, возникает иной вопрос о том, возможно ли именно свободное падение в земных условиях? Строго говоря, тела возможно лишь в вакууме, где отсутствуют помехи в виде сопротивления потоков воздуха. Однако в рамках современной физики свободным падением тела принято считать вертикальное движение, которое не встречает помех (сопротивлением воздуха при этом можно пренебречь).

Все дело в том, что создать условия, где на падающий предмет не воздействуют иные силы, в частности, тот же воздух, можно только искусственно. Экспериментальным путем было доказано, что скорость свободного падения тела в вакууме всегда равна одному и тому же числу вне зависимости от веса тела. Такое движение получило название равноускоренное. Впервые оно было описано знаменитым физиком и астрономом Галилео Галилеем более 4 веков назад. Актуальность таких выводов не утратила своей силы по сей день.

Как уже было сказано, свободное падение тела в рамках обыденной жизни — это условное и не совсем корректное название. По факту же скорость свободного падения любого тела неравномерна. Тело движется с ускорением, за счет чего подобное движение описывается как частный случай равноускоренного движения. Иными словами, каждую секунду скорость тела будет меняться. Имея в виду данную оговорку, можно найти скорость свободного падения тела. Если мы не придаем предмету ускорения (то есть не бросаем его, а просто опускаем с высоты), то его начальная скорость будет равно нулю: Vo=0. С каждой секундой скорость будет увеличиваться пропорционально и ускорению: gt.

Здесь важно прокомментировать ввод переменной g. Это — ускорение свободного падения. Ранее нами уже было отмечено наличие ускорения при падении тела в нормальных условиях, т.е. при наличии воздуха и при воздействии силы тяжести. Любое тело падает на Землю с ускорением, равным 9,8 м/с2, вне зависимости от его массы.

Теперь, имея в виду эту оговорку, выводим формулу, которая поможет вычислить скорость свободного падения тела:

То есть к начальной скорости (если мы придавали ее телу посредством кидания, толкания или иных манипуляций) добавляем произведение на то количество секунд, которое потребовалось телу для того, чтобы достичь поверхности. Если же начальная скорость равна нулю, то формула приобретает вид:

То есть попросту произведение ускорения свободного падения на время.

Подобным образом, зная скорость свободного падения предмета, можно вывести время его передвижения или начальную скорость.

Следует также отличать формулу для подсчета скорости поскольку в этом случае будут действовать силы, постепенно замедляющие скорость движения брошенного предмета.

В случае, рассмотренном нами, на тело действует только сила тяжести и сопротивление воздушных потоков, что, по большому счету, на изменение скорости не влияет.

В классической механике состояние объекта, который свободно движется в гравитационном поле, называется свободным падением . Если объект падает в атмосфере, на него действует дополнительная сила сопротивления и его движение зависит не только от гравитационного ускорения, но и от его массы, поперечного сечения и других факторов. Однако на тело, падающее в вакууме, действует только одна сила, а именно сила тяжести.

Примерами свободного падения являются космические корабли и спутники на околоземной орбите, потому что на них действует единственная сила — земное притяжение. Планеты, вращающиеся вокруг Солнца, также находятся в свободном падении. Предметы, падающие на землю с небольшой скоростью, также могут считаться свободно падающими, так как в этом случае сопротивление воздуха незначительно и им можно пренебречь. Если единственной силой, действующей на предметы, является сила тяжести, а сопротивление воздуха отсутствует, ускорение одинаково для всех предметов и равно ускорению свободного падения на поверхности Земли 9,8 метров в секунду за секунду second (м/с²) или 32,2 фута в секунду за секунду (фут/ с²). На поверхности других астрономических тел ускорение свободного падения будет другим .

Парашютисты, конечно, говорят, что перед раскрытием парашюта они в свободном падении, но на самом деле в свободном падении парашютист не может быть никогда, даже если парашют еще не раскрыт. Да, на парашютиста в «свободном падении» действует сила притяжения, но на него также действует противоположная сила — сопротивление воздуха, причем сила сопротивления воздуха лишь слегка меньше силы земного притяжения.

Если бы не было сопротивления воздуха, скорость тела, находящегося в свободном падении, каждую секунду увеличивалась бы на 9,8 м/с.

Скорость и расстояние свободно падающего тела вычисляется так:

v ₀ — начальная скорость (м/с).

v — конечная вертикальная скорость (м/с).

h ₀ — начальная высота (м).

h — высота падения (м).

t — время падения (с).

g — ускорение свободного падения (9,81 м/с2 у поверхности Земли).

Если v ₀=0 и h ₀=0, имеем:

если известно время свободного падения:

если известно расстояние свободного падения:

если известна конечная скорость свободного падения:

Эти формулы и используются в данном калькуляторе свободного падения.

В свободном падении, когда нет силы для поддержания тела, возникает невесомость . Невесомость — это отсутствие внешних сил, действующих на тело со стороны пола, стула, стола и других окружающих предметов. Иными словами — сил реакции опоры. Обычно эти силы действуют в направлении, перпендикулярном поверхности соприкосновения с опорой, и чаще всего вертикально вверх. Невесомость можно сравнить с плаванием в воде, но так, что кожа воду не ощущает. Все знают это ощущение собственного веса, кода выходишь на берег после долгого купания в море. Именно поэтому для имитации невесомости при тренировках космонавтов и астронавтов используются бассейны с водой.

Само по себе гравитационное поле не может создать давление на ваше тело. Поэтому если вы находитесь в состоянии свободного падения в большом объекте (например, в самолете), который также находится в этом состоянии, на ваше тело не действуют никакие внешние силы взаимодействия тела с опорой и возникает ощущение невесомости, почти такое же, как и в воде.

Самолет для тренировок в условиях невесомости предназначен для создания кратковременной невесомости с целью тренировки космонавтов и астронавтов, а также для выполнения различных экспериментов. Такие самолеты использовались и в настоящее время эксплуатируются в нескольких странах. В течение коротких периодов времени, которые длятся около 25 секунд в течение каждой минуты полета самолет находится в состоянии невесомости, то есть для находящихся в нем людей отсутствует реакция опоры.

Для имитации невесомости использовались различные самолеты: в СССР и в Росси для этого с 1961 года использовались модифицированные серийные самолеты Ту-104АК, Ту-134ЛК, Ту-154МЛК и Ил-76МДК. В США астронавты тренировались с 1959 г. на модифицированных AJ-2, C-131, KC-135 и Boeing 727-200. В Европе Национальным центром космических исследований (CNES, Франция) для тренировок в невесомости используют самолет Airbus A310. Модификация заключается в доработке топливной, гидравлической и некоторых других систем с целью обеспечения их нормальной работы в условиях кратковременной невесомости, а также усиления крыльев для того чтобы самолет мог выдерживать повышенные ускорения (до 2G).

Несмотря на то, что иногда при описании условий свободного падения во время космического полета на орбите вокруг Земли говорят об отсутствии гравитации, конечно сила тяжести присутствует в любом космическом аппарате. Что отсутствует, так это вес, то есть сила реакции опоры на объекты, находящиеся в космическом корабле, которые движутся в пространстве с одинаковым ускорением свободного падения, которое только немного меньше, чем на Земле. Например, на околоземной орбите высотой 350 км, на которой Международная космическая станция (МКС) летает вокруг Земли, гравитационное ускорение составляет 8,8 м/с², что всего на 10% меньше, чем на поверхности Земли.

Для описания реального ускорения объекта (обычно летательного аппарата) относительно ускорения свободного падения на поверхности Земли обычно используют особый термин — перегрузка . Если вы лежите, сидите или стоите на земле, на ваше тело действует перегрузка в 1 g (то есть ее нет). Если же вы находитесь в самолете на взлете, вы испытываете перегрузку примерно в 1,5 g. Если тот же самолет выполняет координированный поворот с малым радиусом, то пассажиры, возможно, испытают перегрузку до 2 g, означающую, что их вес удвоился.

Люди привыкли жить в условиях отсутствия перегрузок (1 g), поэтому любая перегрузка сильно влияет на человеческий организм. Как и в самолетах-лабораториях для создания невесомости, в которых все системы, работающие с жидкостями, должны быть модифицированы для того, чтобы они правильно работали в условиях нулевой (невесомость) и даже отрицательной перегрузки, люди также нуждаются в помощи и аналогичной «модификации», чтобы выжить в таких условиях. Нетренированный человек может потерять сознание при перегрузке 3–5 g (в зависимости от направления действия перегрузки), так как такая перегрузка достаточна для того, чтоб лишить мозг кислорода, потому что сердце не может подать в него достаточно крови. В связи с этим военные пилоты и космонавты тренируются на центрифугах в условиях высоких перегрузок , чтобы предотвратить потерю сознания при них. Для предотвращения кратковременной потери зрения и сознания, которые, по условиям работы, могут оказаться фатальными, пилоты, космонавты и астронавты надевают высотно-компенсирующие костюмы, который ограничивает отток крови от мозга во время перегрузок путем обеспечения равномерного давления на всю поверхность тела человека.

Что такое свободное падение? Это падение тел на Землю при отсутствии сопротивления воздуха. Иначе говоря — падение в пустоте. Конечно, отсутствие сопротивления воздуха — это вакуум, который нельзя встретить на Земле в нормальных условиях. Поэтому мы не будем брать силу сопротивления воздуха во внимание, считая ее настолько малой, что ей можно пренебречь.

Ускорение свободного падения

Проводя свои знаменитые опыты на Пизанской башне Галилео Галилей выяснил, что все тела, независимо от их массы, падают на Землю одинаково. То есть, для всех тел ускорение свободного падения одинаково. По легенде, ученый тогда сбрасывал с башни шары разной массы.

Ускорение свободного падения

Ускорение свободного падения — ускорение, с которым все тела падают на Землю.

Ускорение свободного падения приблизительно равно 9 , 81 м с 2 и обозначается буквой g . Иногда, когда точность принципиально не важна, ускорение свободного падения округляют до 10 м с 2 .

Земля — не идеальный шар, и в различных точках земной поверхности, в зависимости от координат и высоты над уровнем моря, значение g варьируется. Так, самое большое ускорение свободного падения — на полюсах (≈ 9 , 83 м с 2) , а самое малое — на экваторе (≈ 9 , 78 м с 2) .

Свободное падение тела

Рассмотрим простой пример свободного падения. Пусть некоторое тело падает с высоты h с нулевой начальной скоростью. Допустим мы подняли рояль на высоту h и спокойно отпустили его.

Свободное падение — прямолинейное движение с постоянным ускорением. Направим ось координат от точки начального положения тела к Земле. Применяя формулы кинематики для прямолинейного равноускоренного движения, можно записать.

h = v 0 + g t 2 2 .

Так как начальна скорость равна нулю, перепишем:

Отсюда находится выражение для времени падения тела с высоты h:

Принимая во внимание, что v = g t , найдем скорость тела в момент падения, то есть максимальную скорость:

v = 2 h g · g = 2 h g .

Аналогично можно рассмотреть движение тела, брошенного вертикально вверх с определенной начальной скоростью. Например, мы бросаем вверх мячик.

Пусть ось координат направлена вертикально вверх из точки бросания тела. На сей раз тело движется равнозамедленно, теряя скорость. В наивысшей точки скорость тела равна нулю. Применяя формулы кинематики, можно записать:

Подставив v = 0 , найдем время подъема тела на максимальную высоту:

Время падения совпадает со временем подъема, и тело вернется на Землю через t = 2 v 0 g .

Максимальная высота подъема тела, брошенного вертикально:

Взглянем на рисунок ниже. На нем приведены графики скоростей тел для трех случаев движения с ускорением a = — g . Рассмотрим каждый из них, предварительно уточнив, что в данном примере все числа округлены, а ускорение свободного падения принято равным 10 м с 2 .

Первый график — это падение тела с некоторой высоты без начальной скорости. Время падения t п = 1 с. Из формул и из графика легко получить, что высота, с которой падало тело, равна h = 5 м.

Второй график — движение тела, брошенного вертикально вверх с начальной скоростью v 0 = 10 м с. Максимальная высота подъема h = 5 м. Время подъема и время падения t п = 1 с.

Третий график является продолжением первого. Падающее тело отскакивает от поверхности и его скорость резко меняет знак на противоположный. Дальнейшее движение тела можно рассматривать по второму графику.

С задачей о свободном падении тела тесно связана задача о движении тела, брошенного под определенным углом к горизонту. Так, движение по параболической траектории можно представить как сумму двух независимых движений относительно вертикальной и горизонтальной осей.

Вдоль оси O Y тело движется равноускоренно с ускорением g , начальная скорость этого движения — v 0 y . Движение вдоль оси O X — равномерное и прямолинейное, с начальной скоростью v 0 x .

Условия для движения вдоль оси О Х:

x 0 = 0 ; v 0 x = v 0 cos α ; a x = 0 .

Условия для движения вдоль оси O Y:

y 0 = 0 ; v 0 y = v 0 sin α ; a y = — g .

Приведем формулы для движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Время полета тела:

t = 2 v 0 sin α g .

Дальность полета тела:

L = v 0 2 sin 2 α g .

Максимальная дальность полета достигается при угле α = 45 ° .

L m a x = v 0 2 g .

Максимальная высота подъема:

h = v 0 2 sin 2 α 2 g .

Отметим, что в реальных условиях движение тела, брошенного под углом к горизонту, может проходить по траектории, отличной от параболической вследствие сопротивления воздуха и ветра. Изучением движения тел, брошенных в пространстве, занимается специальная наука — баллистика.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

Свободное падение — это движение тел только лишь под действием притяжения Земли (под действием силы тяжести)

В условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает еще и сила сопротивления воздуха.

Идеальное свободное падение возможно лишь в вакууме, где нет силы сопротивления воздуха, и независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения.

Наблюдать идеальное свободное падение тел можно в трубке Ньютона, если с помощью насоса выкачать из неё воздух.

В дальнейших рассуждениях и при решении задачпренебрегаем силой трения о воздух и считаем падение тел в земных условиях идеально свободным.

УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

При свободном падении все тела вблизи поверхности Земли независимо от их массы приобретают одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения.
Условное обозначение ускорения свободного падения — g.

Ускорение свободного падения на Земле приблизительно равно:
g = 9,81м/с2.

Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли.

Вблизи поверхности Земли величина силы тяжести считается постоянной, поэтому свободное падение тела — это движение тела под действием постоянной силы. Следовательно, свободное падение — это равноускоренное движение.

Вектор силы тяжести и создаваемого ею ускорения свободного падения направлены всегда одинаково.

Все формулы для равноускоренного движения применимы для свободного падения тел.

Величина скорости при свободном падении тела в любой момент времени:

перемещение тела:

В этом случае вместо ускорения а, в формулы для равноускоренного движения вводится ускорение свободного падения g =9,8м/с2.

В условиях идеального падения падающие с одинаковой высоты тела достигают поверхности Земли, обладая одинаковыми скоростями и затрачивая на падение одинаковое время.

При идеальном свободном падении тело возвращается на Землю со скоростью, величина которой равна модулю начальной скорости.

Время падения тела равно времени движения вверх от момента броска до полной остановки в наивысшей точке полета.

Только на полюсах Земли тела падают строго по вертикали. Во всех остальных точках планеты траектория свободно падающего тела отклоняется к востоку за счет силы Кариолиса, возникающей во вращающихся системах (т.е. сказывается влияние вращения Земли вокруг своей оси).

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ

А КАКОВО ПАДЕНИЕ ТЕЛ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ?

Если выстрелить из ружья вертикально вверх, то, учитывая силу трения о воздух, свободно падающая с любой высоты пуля приобретет у земли скорость не более 40 м/с.

В реальных условиях из-за наличия силы трения о воздух механическая энергия тела частично переходит в тепловую. В результате максимальная высота подъема тела оказывается меньше, чем могла бы быть при движении в безвоздушном пространстве, а в любой точке траектории при спуске скорость оказывается меньшей, чем скорость на подъеме.

При наличии трения падающие тела имеют ускорение, равное g, только в начальный момент движения. По мере увеличения скорости ускорение уменьшается, движение тела стремится к равномерному.

СДЕЛАЙ САМ

Как ведут себя падающие тела в реальных условиях?

Возьмите небольшой диск из пластмассы, толстого картона или фанеры. Вырежьте из обычной бумаги диск такого же диаметра. Поднимите их, держа в разных руках, на одинаковую высоту и одновременно отпустите. Тяжелый диск упадет быстрее, чем легкий. На каждый диск действует при падении одновременно две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. В начале падения равнодействующая силы тяжести и силы сопротивления воздуха будет больше у тела с большей массой и ускорение более тяжелого тела будет больше. По мере увеличения скорости тела сила сопротивления воздуха увеличивается и постепенно сравнивается по величине с силой тяжести, падающие тела начинают двигаться равномерно, но с разной скоростью (у более тяжелого тела скорость выше).
Аналогично движению падающего диска можно рассматривать движение падающего вниз парашютиста при прыжке с самолета с большой высоты.


Положите легкий бумажный диск на более тяжелый пластмассовый или фанерный, поднимите их на высоту и одновременно отпустите. В этом случае они будут падать одновременно. Здесь сопротивление воздуха действует только на тяжёлый нижний диск, а сила тяжести сообщает телам равные ускорения в независимости от их масс.

ПОЧТИ АНЕКДОТ

Парижский физик Ленорман, живший в 18 веке, взял обычные дождевые зонты, закрепил концы спиц и прыгнул с крыши дома. Затем ободренный успехом он изготовил уже специальный зонт с плетеным сиденьем и кинулся вниз с башни в Монпелье. Внизу его окружили восторженные зрители. Как называется ваш зонт? Парашют! — ответил Ленорман (буквальный перевод этого слова с французского — «против падения»).

ИНТЕРЕСНО

Если Землю просверлить насквозь и бросить туда камень, что будет с камнем?
Камень будет падать, набрав посередине пути максимальную скорость, дальше полетит по инерции и достигнет противоположной стороны Земли, причем его конечная скорость будет равна начальной. Ускорение свободного падения внутри Земли пропорционально расстоянию до центра Земли. Камень будет двигаться как груз на пружинке, по закону Гука. Если начальная скорость камня равна нулю, то период колебания камня в шахте равен периоду обращения спутника вблизи поверхности Земли, независимо от того, как прорыта прямая шахта: через центр Земли или по любой хорде.

Свободное падение тела — это его равнопеременное движение, которое происходит под действием силы тяжести. В этот момент другие силы, которые могут воздействовать на тело либо отсутствуют, либо настолько малы, что их влияние не учитывается. Например, когда парашютист прыгает из самолета, первые несколько секунд после прыжка он падает в свободном состоянии. Этот короткий отрезок времени характеризуется ощущением невесомости, сходным с тедж.м, что испытывают космонавты на борту космического корабля.

История открытия явления

О свободном падении тела ученые узнали еще в Средневековье: Альберт Саксонский и Николай Орем изучали это явление, но некоторые их выводы были ошибочными. Например, они утверждали, что скорость падающего тяжелого предмета возрастает прямо пропорционально пройденному расстоянию. В 1545 году поправку этой ошибки сделал испанский ученый Д. Сото, установивший факт, что скорость падающего тела увеличивается пропорционально времени, которое проходит от начала падения этого предмета.

В 1590 г. итальянский физик Галилео Галилей сформулировал закон, который устанавливает четкую зависимость пройденного падающим предметом пути от времени. Также ученым было доказано, что при отсутствии воздушного сопротивления все предметы на Земле падают с одинаковым ускорением, хотя до его открытия было принято считать, что тяжелые предметы падают быстрее.

Была открыта новая величина — ускорение свободного падения , которое состоит из двух составляющих: гравитационного и центробежного ускорений. Обозначается ускорение свободного падения буквой g и имеет различное значение для разных точек земного шара: от 9,78 м/с 2 (показатель для экватора) до 9,83 м/с 2 (значение ускорения на полюсах). На точность показателей влияют долгота, широта, время суток и некоторые другие факторы.

Стандартное значение g принято считать равным 9,80665 м/с 2 . В физических расчетах, которые не требуют соблюдения высокой точности, значение ускорения принимают за 9,81 м/с 2 . Для облегчения расчетов допускается принимать значение g равным 10 м/с 2 .

Для того чтобы продемонстрировать, как предмет падает в соответствии с открытием Галилея, ученые устраивают такой опыт: в длинную стеклянную трубку помещают предметы с различной массой, из трубки выкачивают воздух. После этого трубку переворачивают , все предметы под действием силы тяжести падают одновременно на дно трубки, независимо от их массы.

Когда эти же предметы помещены в какую-либо среду, одновременно с силой тяжести на них действует сила сопротивления, поэтому предметы в зависимости от своей массы, формы и плотности будут падать в разное время.

Формулы для расчетов

Существуют формулы, с помощью которых можно рассчитывать различные показатели, связанные со свободным падением. В них используются такие условные обозначения:

  1. u — конечная скорость, с которой перемещается исследуемое тело, м/с;
  2. h — высота, с которой перемещается исследуемое тело, м;
  3. t — время перемещения исследуемого тела, с;
  4. g — ускорение (постоянная величина, равная 9,8 м/с 2).

Формула для определения расстояния, пройденного падающим предметом при известной конечной скорости и времени падения: h = ut /2.

Формула для расчета расстояния, пройденного падающим предметом по постоянной величине g и времени: h = gt 2 /2.

Формула для определения скорости падающего предмета в конце падения при известном времени падения: u = gt .

Формула для расчета скорости предмета в конце падения, если известна высота, с которой падает исследуемый предмет: u = √2 gh.

Если не углубляться в научные знания, бытовое определение свободного перемещения подразумевает передвижение какого-либо тела в земной атмосфере, когда на него не воздействуют никакие посторонние факторы, кроме сопротивления окружающего воздуха и силы тяжести.

В различное время добровольцы соревнуются между собой, пытаясь установить личный рекорд. В 1962 г. испытатель-парашютист из СССР Евгений Андреев установил рекорд, который был занесен в Книгу рекордов Гиннеса: при прыжке с парашютом в свободном падении он преодолел расстояние в 24500 м, во время прыжка не был использован тормозной парашют.

В 1960 г. американец Д. Киттингер совершил парашютный прыжок с высоты 31 тыс. м, но с использованием парашютно-тормозной установки.

В 2005 г. была зафиксирована рекордная скорость при свободном падении — 553 км/ч, а через семь лет установлен новый рекорд — эта скорость была увеличена до 1342 км/ч. Этот рекорд принадлежит австрийскому парашютисту Феликсу Баумгартнеру, который известен во всем мире своими опасными трюками.

Видео

Посмотрите интересное и познавательное видео, которое расскажет вам о скорости падения тел.

Отечественные вертолеты – рекордсмены

На российских вертолетах установлены десятки мировых рекордов, многие из которых остаются непревзойденными и по сей день. В Московском авиационном центре эксплуатируется несколько типов воздушных судов, в том числе самый большой в мире серийно выпускаемый вертолёт Ми-26Т.

История создания этих винтокрылых машин началась в конце 1947 года в конструкторском бюро, возглавляемом доктором технических наук Михаилом Милем.

В 1948 году впервые поднялся в воздух вертолет Ми-1, с которого началось советское вертолетостроение. В 1952 г. был запущен в серийное производство вертолет Ми-4, на котором установлено несколько мировых рекордов грузоподъемности и скорости полета. В то время он превосходил по грузоподъемности большие серийные американские вертолеты и, по общему признанию специалистов, был одним из самых надежных вертолетов.

В 1957 г. совершил свой первый полет вертолет Ми-6, на котором был преодолен рубеж скорости в 320 км/ч, долгое время остававшейся пределом для винтокрылых машин. На его базе был создан гигантский летающий кран Ми-10, который поднимал груз весом 25 т на высоту 2800 м.

Очередным достижением в создании вертолетов конструкторским бюро, работавшим под руководством Миля, явился сверхгигант В-12 (Ми-12), поднявший груз весом почти 45 тонн на высоту более двух километров. В-12 начал свою жизнь в небе с сенсаций: на нем было установлено сразу семь мировых рекордов. В мире нет сейчас вертолета, который по своим характеристикам может сколько-нибудь приблизиться к советской машине. Его крейсерская скорость 240 километров в час, максимальный взлетный вес 105 тонн. Высота вертолета – двенадцать с половиной метров, что сопоставимо с четырехэтажным домом.

В 1977 году впервые в воздух поднялся Ми-26, крупнейший в мире серийно выпускаемый транспортный вертолет. Этот винтокрылый гигант по длине превышает самолет Boeing-737. Винты Ми-26 покрывают площадь более 800 кв. метров. Его максимальная взлетная масса равняется 56 тоннам. Внутри машины могут разместиться 82 десантника с вооружением, а в санитарном варианте – 60 носилок с пострадавшими.

Рекордная грузоподъемность этого вертолета дала возможность использовать его в самых необычных ситуациях. Например, Ми-26 использовался для транспортировки 20-тонной глыбы льда с погибшим 20 тысяч лет назад мамонтом. Кроме того, вертолет-тяжеловес неоднократно перевозил авиатехнику, в том числе своих «собратьев» Ми-10 и Ми-6. Проводились подобные операции и за рубежом – Ми-26 транспортировал потерпевшие аварии 11-тонные американские вертолеты CH-47 Chinook.

В 1983 году выпущена гражданская версия вертолета Ми-26Т, именно такой транспортный вертолет работает в ГКУ «Московский авиационный центр» с момента основания учреждения в 2003 году.

В одном из рекордов принял участие командир 1 звена 1 эскадрильи летного отряда Московского авиационного центра Артур Шелешков. За штурвалом Ми-26 он поднял в воздух лучших парашютистов страны.

«В 2008 году наши спортсмены построили в воздухе, во время свободного падения, фигуру из 135 человек, – вспоминает Артур. – Работали мы тогда двумя машинами, на предельной для Ми-26 высоте – 6500 метров. Полет в паре на такой высоте и на минимальном расстоянии друг от друга, сам по себе уже является серьезным авиационным достижением! На такой высоте, как правило, приходится применять кислородное оборудование, но для себя я решил взять эту высоту без использования кислородной маски – она лежала рядом. Вот так – парашютисты испытали свои возможности, а я – свои».

Сегодня вертолёты активно используются как средство транспорта и связи в труднодоступных районах страны, для ледовой и геологической разведки, в сельском хозяйстве, для обслуживания экспедиций и рыболовного флота, при погрузке и разгрузке судов, несут в портах и гаванях лоцманскую и диспетчерскую службу. Широкое применение вертолеты нашли при спасения людей во время наводнений и при других стихийных бедствиях.

В столице вертолеты Московского авиацентра используются для эвакуации пострадавших с места происшествия, в аварийно-спасательных мероприятиях, при выполнении монтажно-строительных работах, а также участвуют в ликвидации крупных пожаров.

Как снизить риск падения DJI FPV. Инструкция

Новый DJI FPV Combo — это уникальная технология от производителя с богатым функционалом внутри. Гоночный квадрокоптер рассчитан на широкую аудиторию. Он подходит для любителей аэросъемки или для экстремалов, кто желает пощекотать нервы, разгоняясь на максимальной скорости. О том, как управлять дроном максимально безопасно, расскажем в новом материале.

Новинка от DJI рассчитана на знакомство пользователей с технологией полетов от первого лица. Привлечь это может и тех, кто впервые использует беспилотный летательный аппарат, и хочет максимально прочувствовать полет и съемку с неба. В любом же случае, управлять DJI FPV Combo вручную не так-то просто. Воспользуемся возможностью, и дадим несколько полезных советов.

Ручное управление

Даже если вы опытный пилот квадрокоптера, управлять таковым вручную требуются определенные навыки. Вам нужно постоянно держать стики управления на пульте под контролем, меняя малейшие их движения во время полета. Ручное управление — это совершенно иной опыт, чем полет на обычном беспилотнике.

Разница между “Sport” и “Manual”

В основе DJI FPV Combo три полетных режима: Normal, Sport и Manual. Первый, он же базовый для использования, предусматривает плавный полет с удержанием позиции дрона. По аналогии это полет на обычном коптере, например, DJI Mini 2 или Mavic Air. Максимальная скорость полета в этом режиме — 53 км/ч. Разница в этом режиме при полетах с использованием очков FPV в уровне наклона. В основном беспилотные летательные аппараты DJI, оснащенные трехосевыми подвесами стабилизации, корректируют вид с камеры, удерживая линию горизонта. В режиме N беспилотник максимально контролирует этот показатель, и даже если вы опустите руки с пульта управления, устройство остановится и зависнет в воздухе.

Спортивный режим более сложный в управлении, хоть беспилотник и оснащен датчиками обнаружения препятствий и “экстренным” торможением, но контролировать его движения придется от начала и до конца. Скорость полета при режиме S достигает 110 км/ч при взлете и посадке, скорость при равномерном полете — 96 км/ч. 

Наконец, режим Manual позволяет использовать DJI FPV Combo в полной мере: 140 км\ч максимальной скорости и угол обзора для съемки 150°. Теперь попробуйте представить, скорость при езде до 150 км/ч на авто – это высокое напряжение за счет сокращения времени на реагирование. Но авто защищает вас наличием подушек безопасности, датчиками, а также немалыми габаритами. Беспилотник же, управляемый с помощью очков DJI FPV Goggles V2, это даже не легкомоторный самолет: он еще меньше, полет на высокой скорости на нем ощущается еще больше, а время на принятие того или иного решения еще короче. Аналогия не простая, но дает ответы на многие вопросы. Если же вы сумели освоить режим Manual, вы с уверенностью можете называть себя опытным пилотом.

Ну а впрочем, кто разбирается в FPV, тот знает, через что пришлось пройти, чтобы добиться отличных результатов в полетах и съемке. Неоднократная практика на симуляторах, использование крошечных Tiny Whoop, множественные падения и ремонт своих устройств. И все это вовсе не значит, что после всего этого вы не потерпите крушение. Особенно, когда вы летите на высокой скорости и с наличием каких-либо препятствий. Необходима реакция вплоть до нано-секунд, чтобы успеть остановить устройство или изменить траекторию полета.

Как избежать столкновений?

Когда понятно, что управлять DJI FPV Combo не так-то просто, переходим к основам. Как управлять беспилотником, чтобы избежать проблем, столкновений и аварий с участием других пилотов?

Практикуйтесь на симуляторе. Например, вместе с выпуском нового FPV производитель разработал специальное приложение DJI Virtual Flight, доступное в App Store и Google Play. Сюда входят базовые уроки: знакомство с устройством, управление, в том числе в аварийных ситуациях, использование камеры и даже некоторые приемы съемки.

Использовать же режим Manual лучше для начала с помощью симулятора. К тому же, полеты в нем подобны прохождению компьютерной игры с препятствиями и задачами от разработчиков. Управление — через телефон, контроллер или пульт дистанционного управления, что максимально приближено к реальному полету. Одного раза для перехода на полеты в реальном времени мало: практикуйтесь, пока не будете чувствовать себя максимально уверенно.

Внешний корректировщик

Используя очки V2, вы словно отключены от мира. Вы видите лишь то, что видит камера беспилотника. Вы не ощутите нахождения рядом человека, а также можете не заметить, если вблизи летит другой объект, будь то воздушный змей, другой квадрокоптер или более крупный объект.

Именно по этой причине в США, Канаде, а также в ряде европейских стран, регулирующие органы требуют нахождения рядом второго пилота, который визуально наблюдает за полетом. Пока вы непосредственно наслаждаетесь видами через очки FPV, второй пилот выступает вашими глазами и ушами, предупреждая о тех или иных опасностях.

Законы также гласят, что без специального разрешения запрещено летать в удалении от пилота. Использовать для отслеживания расстояния, если основной пилот использует очки FPV, можно внешнего корректировщика. Если вы летаете самостоятельно, помните, что ваш беспилотник должен всегда находиться в зоне прямой видимости.

В интересах каждого — операторов БПЛА, корректировщиков — как ради собственной безопасности, так и репутации отрасли в целом, чтобы люди соблюдали правила и законы, действующие на определенной территории.

Используйте RTH

Функция DJI RTH — это невероятно полезная функция, которая позволяет посадить ваш беспилотник в безопасное место. Работает технология в трех режимах:

  • При низком уровне заряда (в приложении DJI GO 4 нужный уровень заряда аккумулятора, при котором дрон приземлится, можно задать вручную)
  • При потери сигнала (режим возвращает ваш беспилотник в исходную точку автоматически, если он потерял сигнал с пультом ДУ или через Wi-Fi.)
  • При активации кнопки RTH (при нажатии кнопки возврата домой, дрон по координатам GPS возвращается на точку взлета, преодолевая препятствия с помощью сенсоров и на автопилоте совершит посадку)

Примечательно, что при посадке дополнительная безопасность обеспечивается наличием подсветки снизу, а также за счет вращения камеры на одноосевом подвесе. Просто наклоните камеру вниз при посадке и четко контролируйте место приземления.

Обязательная регистрация

В большинстве стран закон подразумевает свободное использование дронов до 250 граммов. Если вес устройства превышает этот показатель, оно обязательно должно быть зарегистрировано в авиационном регуляторе. При этом зарегистрированному устройству выдается присваивается уникальный номер, который необходимо закрепить на корпусе, чтобы его видели контролирующие органы. Выдается также так называемое полетное удостоверения, где прописана информация об устройстве и данные владельца судна и его фотография.

В ряде стран пилотам также необходимо иметь базовый сертификат дистанционного пилотирования воздушного судна. Сертификат получается с помощью прохождения простого онлайн-теста. В США он носит название Recreational UAS Safety Test. Делается это для того, чтобы регуляторы были убеждены, что пилот умеет управлять беспилотником и сможет обеспечить безопасность окружающим во время полета.

Технология ADS-B

ADS-B, или автоматическое зависимое наблюдение-трансляция — разработка от производителя, которая позволяет отслеживать находящиеся поблизости пилотируемые или беспилотные воздушные суда. Уведомления о присутствии таковых поступают на пульт управления пилота, что в свою очередь делает полет более безопасным.

В своем твите Брендан Шульман, вице-президент по политическим и юридическим вопросам DJI, отмечает, что технология ADS-B является уникальной, позволяющей получать предупреждения о находящихся поблизости судов, заранее. Таким образом технология самостоятельно выстраивает траекторию полета третьего судна, когда оно еще не находится в единой полетной зоне с беспилотником, и дает предупредительный сигнал оператору DJI FPV Combo.

The DJI FPV has many great features, but my favorite is the ADS-B receiver that warns of nearby helicopters and airplanes. Tried this the other day and it worked great, I got a popup warning well before a helicopter entered the area, and then an audio alarm as it got closer. pic.twitter.com/1wa8xRCvm7

— Brendan Schulman (@dronelaws) March 2, 2021

Выводы кратко

Подводя итоги, повторим базовые вещи в кратком списке полезных советов по управлению DJI FPV.

  • Используйте симулятор, если чувствуете себя неуверенно при управлении DJI FPV Combo;
  • Практикуйтесь на симуляторе, осваивая новые территории полета;
  • Режим Manual раскрывает возможности DJI FPV, обеспечивая максимальную скорость до 140 км/ч. Но использовать M нужно после многочисленной практики;
  • Изучите заранее законы на территории, где собираетесь летать;
  • Обязательно зарегистрируйте свой беспилотник в авиационном регуляторе;
  • Пройдите курс обучения и получите летный сертификат, если это требует закон;
  • Используйте режим Return To Home;
  • Летайте в зоне прямой видимости, или используйте второго пилота для оценки реального расстояния от БПЛА до оператора;
  • Внешний корректировщик, или второй пилот, выступает вашими глазами и ушами, предупреждая о нахождении сторонних летающих судов, объектов или препятствий;
  • Ознакомьтесь с функциями безопасности, которыми оснащен DJI FPV Combo, в том числе аварийная остановка, ADS-B (AirSense).

Еще больше новостей и полезной информации вы найдете на наших страницах в социальных сетях:

ВКонтакте

Facebook

Instagram

Telegram

FPVDJIDJI FPV

Свободное падение тел. Ускорение свободного падения. Открытие законов свободного падения Кто из ученых открыл закон падения тел

Свободное падение — это движение тел только лишь под действием притяжения Земли (под действием силы тяжести)

В условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает еще и сила сопротивления воздуха.

Идеальное свободное падение возможно лишь в вакууме, где нет силы сопротивления воздуха, и независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения.

Наблюдать идеальное свободное падение тел можно в трубке Ньютона, если с помощью насоса выкачать из неё воздух.

В дальнейших рассуждениях и при решении задачпренебрегаем силой трения о воздух и считаем падение тел в земных условиях идеально свободным.

УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

При свободном падении все тела вблизи поверхности Земли независимо от их массы приобретают одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения.
Условное обозначение ускорения свободного падения — g.

Ускорение свободного падения на Земле приблизительно равно:
g = 9,81м/с2.

Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли.

Вблизи поверхности Земли величина силы тяжести считается постоянной, поэтому свободное падение тела — это движение тела под действием постоянной силы. Следовательно, свободное падение — это равноускоренное движение.

Вектор силы тяжести и создаваемого ею ускорения свободного падения направлены всегда одинаково.

Все формулы для равноускоренного движения применимы для свободного падения тел.

Величина скорости при свободном падении тела в любой момент времени:

перемещение тела:

В этом случае вместо ускорения а, в формулы для равноускоренного движения вводится ускорение свободного падения g =9,8м/с2.

В условиях идеального падения падающие с одинаковой высоты тела достигают поверхности Земли, обладая одинаковыми скоростями и затрачивая на падение одинаковое время.

При идеальном свободном падении тело возвращается на Землю со скоростью, величина которой равна модулю начальной скорости.

Время падения тела равно времени движения вверх от момента броска до полной остановки в наивысшей точке полета.

Только на полюсах Земли тела падают строго по вертикали. Во всех остальных точках планеты траектория свободно падающего тела отклоняется к востоку за счет силы Кариолиса, возникающей во вращающихся системах (т.е. сказывается влияние вращения Земли вокруг своей оси).

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ

А КАКОВО ПАДЕНИЕ ТЕЛ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ?

Если выстрелить из ружья вертикально вверх, то, учитывая силу трения о воздух, свободно падающая с любой высоты пуля приобретет у земли скорость не более 40 м/с.

В реальных условиях из-за наличия силы трения о воздух механическая энергия тела частично переходит в тепловую. В результате максимальная высота подъема тела оказывается меньше, чем могла бы быть при движении в безвоздушном пространстве, а в любой точке траектории при спуске скорость оказывается меньшей, чем скорость на подъеме.

При наличии трения падающие тела имеют ускорение, равное g, только в начальный момент движения. По мере увеличения скорости ускорение уменьшается, движение тела стремится к равномерному.

СДЕЛАЙ САМ

Как ведут себя падающие тела в реальных условиях?

Возьмите небольшой диск из пластмассы, толстого картона или фанеры. Вырежьте из обычной бумаги диск такого же диаметра. Поднимите их, держа в разных руках, на одинаковую высоту и одновременно отпустите. Тяжелый диск упадет быстрее, чем легкий. На каждый диск действует при падении одновременно две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. В начале падения равнодействующая силы тяжести и силы сопротивления воздуха будет больше у тела с большей массой и ускорение более тяжелого тела будет больше. По мере увеличения скорости тела сила сопротивления воздуха увеличивается и постепенно сравнивается по величине с силой тяжести, падающие тела начинают двигаться равномерно, но с разной скоростью (у более тяжелого тела скорость выше).
Аналогично движению падающего диска можно рассматривать движение падающего вниз парашютиста при прыжке с самолета с большой высоты.


Положите легкий бумажный диск на более тяжелый пластмассовый или фанерный, поднимите их на высоту и одновременно отпустите. В этом случае они будут падать одновременно. Здесь сопротивление воздуха действует только на тяжёлый нижний диск, а сила тяжести сообщает телам равные ускорения в независимости от их масс.

ПОЧТИ АНЕКДОТ

Парижский физик Ленорман, живший в 18 веке, взял обычные дождевые зонты, закрепил концы спиц и прыгнул с крыши дома. Затем ободренный успехом он изготовил уже специальный зонт с плетеным сиденьем и кинулся вниз с башни в Монпелье. Внизу его окружили восторженные зрители. Как называется ваш зонт? Парашют! — ответил Ленорман (буквальный перевод этого слова с французского — «против падения»).

ИНТЕРЕСНО

Если Землю просверлить насквозь и бросить туда камень, что будет с камнем?
Камень будет падать, набрав посередине пути максимальную скорость, дальше полетит по инерции и достигнет противоположной стороны Земли, причем его конечная скорость будет равна начальной. Ускорение свободного падения внутри Земли пропорционально расстоянию до центра Земли. Камень будет двигаться как груз на пружинке, по закону Гука. Если начальная скорость камня равна нулю, то период колебания камня в шахте равен периоду обращения спутника вблизи поверхности Земли, независимо от того, как прорыта прямая шахта: через центр Земли или по любой хорде.

Ньютон, так же как и Галилей, начал исследования механического движения с изучения закона падения тел , но его задача была уже несколько проще. В распоряжении Ньютона имелся воздушный насос, о котором Галилей мог только мечтать.

Свои опыты Галилей проводил, бросая с Пизанской башни железные ядра, (подробнее: ). Ньютон взял длинную стеклянную трубку, запаянную с одного конца, положил в нее маленький кусочек пробки и дробинку и присоединил трубку к воздушному насосу. Насос выкачал большую часть воздуха.

Ученый запаял второй конец трубки. И дробинка с кусочком пробки осталась в сильно разреженном воздушном пространстве. Ньютон поворачивал трубку то одним концом вверх, то другим — кусочек пробки и дробинка падали вниз с равной скоростью. Так удалось доказать, что в пустоте предметы разного веса падают с одинаковой скоростью. Теперь эти простенькие приборы — «трубки Ньютона » — имеются в каждой школе.

Скорость падения не зависит от веса

Скорость падения не зависит от веса. Падающие предметы веса не имеют, (подробнее: ), говорил еще Галилей. Значит, сделал вывод Ньютон, вес — это не коренное свойство всех предметов или веществ. Весом любые предметы обладают лишь до тех пор, пока они на чем-либо лежат или висят, а когда падают — лишаются веса.

Что такое вес

Один из предшественников Ньютона — французский философ-математик Рене Декарт утверждал, что вес — это давление, которое оказывают вещи на землю или на подставку, на которой они лежат. Ньютон вспомнил опыты Галилея с ведрами. Пока вода переливалась из одного ведра в другое, их общий вес был меньше, чем раньше, — падающая вода двигалась свободно, ее ничто не задерживало, она действительно ничего не весила во время падения.

Как только вся вода оказывалась в нижнем ведре, равновесие весов восстанавливалось. И это тоже не удивляло Ньютона. Раз вся вода собралась в нижнем ведре, то и давление ее на дно должно в точности равняться сумме давлений воды в двух ведрах. Вода как бы снова обрела свой вес.

Почему тела давят на подставку

Но почему тела давят на подставку ? Этого Декарт не знал. Возьмем гирю и подвесим ее на пружине. Пружина растянется. Теперь снимем эту гирю и возьмемся рукой за крючок пружины. Мы можем, приложив усилие, растянуть пружину настолько же, насколько ее растягивала своей тяжестью гиря. Тяжесть гири и сила руки оказывают на пружину одинаковое действие. Значит, причиной давления тел на подставку — их вес — является какая-то сила. Ее определил Ньютон.

Закон всемирного тяготения

Это земной шар притягивает к себе гирю и другие тела, удерживая их возле себя. Мы всюду и везде наблюдаем это явление и называем его тяготением. Изучением также занимался Галилей. Все тела, и большие и маленькие, притягиваются друг к другу, подчиняясь закону всемирного тяготения , открытому Ньютоном . Итак, вес — сила, с которой предметы, притягиваемые Землей, давят на удерживающие их подставки. Вес — проявление всемирного тяготения. Ньютон смог довести до логического завершения закон падения тел, которому положил начало Галилео ГалилеЙ.

Из повседневной жизни нам известно, что земное притяжение заставляет тела, освобождённые от связей, падать на поверхность Земли. Например, груз, подвешенный на нити, висит неподвижно, а стоит только перерезать нить, как он начинает падать вертикально вниз, постепенно увеличивая свою скорость. Мяч, брошенный, вертикально вверх, под влиянием притяжения Земли сначала уменьшает свою скорость, на мгновенье останавливается и начинает падать вниз, постепенно увеличивая свою скорость. Камень, брошенный вертикально вниз, под влиянием земного притяжения также постепенно увеличивает свою скорость. Тело можно также бросить под углом к горизонту или горизонтально…

Обычно тела падают в воздухе, поэтому на них, кроме притяжения Земли, влияет ещё и сопротивление воздуха. А оно может быть существенным. Возьмём, например, два одинаковых листа бумаги и, скомкав один из них, уроним оба листка одновременно с одинаковой высоты. Хотя земное притяжение одинаково для обоих листков, мы увидим, что скомканный листок быстрее достигает земли. Так происходит потому, что сопротивление воздуха для него меньше, чем для несмятого листка. Сопротивление воздуха искажает законы падения тел, поэтому для изучения этих законов нужно сначала изучить падение тел в отсутствии сопротивления воздуха. Это возможно, если падение тел происходит в безвоздушном пространстве.

Чтобы убедиться в том, что в отсутствии воздуха и легкие и тяжелые тела падают одинаково, можно воспользоваться трубкой Ньютона. Это толстостенная трубка длиной около метра, один конец которой запаян, а другой снабжён краном. В трубке находятся три тела: дробинка, кусочек поролоновой губки и легкое перышко. Если трубку быстро перевернуть, то быстрее всех будет падать дробинка, затем губка, а последней достигнет дна трубки перышко. Так падают тела, когда в трубке есть воздух. Теперь откачаем насосом воздух из трубки и, закрыв кран после откачки, снова перевернем трубку, мы увидим, что все тела падают с одинаковой мгновенной скоростью и достигают дна трубки практически одновременно.

Падение тел в безвоздушном пространстве под действием одной только силы тяжести называют свободным падением.

Если сила сопротивления воздуха пренебрежимо мала по сравнению с силой тяжести, то движение тела очень близко к свободному (например, при падении маленького тяжелого гладкого шарика).

Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности Земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т. е. равноускоренно (это вытекает из второго закона Ньютона). Это ускорение называется ускорением свободного падения и обозначается буквой . Оно направлено вертикально вниз, к центру Земли. Значение ускорения свободного падения вблизи поверхности Земли можно вычислить по формуле
(формула получается из закона всемирного тяготения),g =9,81 м/с 2 .

Ускорение свободного падения, как и сила тяжести, зависит от высоты над поверхностью Земли (
), от формы Земли (Земля сплюснута с полюсов, поэтому полярный радиус меньше экваториального, а ускорение свободного падения на полюсе больше, чем на экваторе:g п =9,832 м/с 2 , g э =9,780 м/с 2 ) и от залежей плотных земных пород. В местах залежей, например, железной руды плотность земной коры больше и ускорение свободного падения тоже больше. А там, где имеются залежи нефти, g меньше. Этим пользуются геологи при поиске полезных ископаемых.

Таблица 1. Ускорение свободного падения на различной высоте над Землей.

h , км

g , м/с 2

h , км

g , м/с 2

Таблица 2. Ускорение свободного падения для некоторых городов.

Географические координаты

(по Гринвичу)

Высота над уровнем моря, м

Ускорение свободного падения, м/с 2

Долгота

Широта

Вашингтон

Стокгольм

Так как ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли одинаково, то свободное падение тел — это движение равноускоренное. Значит, оно может быть описано следующими выражениями:
и
. При этом учитывают, что при движении вверх вектор скорости тела и вектор ускорения свободного падения направлены в противоположные стороны, поэтому их проекции имеют разные знаки. При движении вниз вектор скорости тела и вектор ускорения свободного падения направлены в одну сторону, поэтому их проекции имеют одинаковые знаки.

Если тело брошено под углом к горизонту или горизонтально, то его движение можно разложить на два: равноускоренное по вертикали и равномерное по горизонтали. Тогда для описания движения тела нужно добавить еще два уравнения: v x = v 0 x и s x = v 0 x t .

Подставив в формулу
вместо массы и радиуса Земли соответственно массу и радиус какой-либо другой планеты или её спутника, можно определить приблизительное значение ускорения свободного падения на поверхности любого из этих небесных тел.

Таблица 3. Ускорение свободного падения на поверхности некоторых

небесных тел (для экватора), м/с 2 .

Известно, что все тела, предоставленные самим себе, падают на Землю. Тела, брошенные вверх, возвращаются на Землю. Мы говорим, что это падение происходит вследствие притяжения Земли.

Это всеобщее явление, и уже поэтому изучение законов свободного падения тел только под действием притяжения Земли представляет особый интерес. Однако повседневные наблюдения показывают, что в обычных условиях тела падают по-разному. Тяжелый шар падаетбыстро, легкий лист бумаги падает медленно и по сложной траектории (рис. 1.80).

Характер движения, скорость и ускорение падающих тел в обычных условиях оказываются зависящими от тяжести тел, их размеров и формы.

Опыты говорят о том, что эти различия обусловлены действием воздуха на движущиеся тела. Это сопротивление воздуха используется и практически, например при прыжках с парашютом. Падение парашютиста до и после раскрытия парашюта носит разный характер. Раскрытие парашюта изменяет характер движения, меняются скорость и ускорение парашютиста.

Само собой понятно, что такие движения тел нельзя называть свободным падением под действием одного только земного притяжения. Если мы хотим изучить свободное падение тел, то должны или полностью освободиться от действия воздуха, или хотя бы как-то уравнять влияние формы и размеров тел на их движение.

Первым пришел к этой мысли великий итальянский ученый Галилео Галилей. В 1583 г. он провел в г. Пизе первые наблюдения за особенностями свободного падения тяжелых шаров одинакового диаметра, исследовал законы движения тел по наклонной плоскости и движения тел, брошенных под углом к горизонту.

Результаты этих наблюдений и позволили Галилею открыть один из важнейших законов современной механики, который носит название закона Галилея: все тела под действием земного притяжения падают на Землю с одинаковым ускорением.

В справедливости закона Галилея можно наглядно убедиться на простом опыте. Поместим в длинную стеклянную трубку несколько тяжелых дробинок, легкие перышки и кусочки бумаги. Если поставить эту трубку вертикально, то все эти предметы будут падать в ней по-разному. Если откачать из трубки воздух, то при повторении опыта эти же тела будут падать совершенно одинаково.

В свободном падении все тела вблизи поверхности Земли движутся равноускоренно. Если, например, сделать ряд моментальных снимков падающего шарика через равные промежутки времени, то по расстояниям между последовательными положениями шарика можно определить, что движение действительно было равноускоренным. Измеряя эти расстояния, также легко рассчитать и числовое значение ускорения свободного падения, которое принято обозначать буквой

В различных точках земного шара числовое значение ускорения свободного падения неодинаково. Оно изменяется примерно от на полюсе до на экваторе. Условно значение принимается за «нормальное» значение ускорения свободного падения. Это значение мы и будем использовать при решении практических задач. Для грубых расчетов иногда будем брать значение специально оговаривая это в начале решения задачи.

Значение закона Галилея очень велико. Он выражает одно из важнейших свойств материи, позволяет понять и объяснить многие особенности строения нашей Вселенной.

Закон Галилея под названием принципа эквивалентности вошел в фундамент общей теории всемирного тяготения (гравитации), которая была создана А. Эйнштейном в начале нашего века. Эту теорию Эйнштейн назвал общей теорией относительности.

О важности закона Галилея говорит также и то, что равенство ускорений в падении тел проверяется непрерывно и со все возрастающей точностью в течение почти четырехсот лет. Последние наиболее известные измерения принадлежат венгерскому ученому Этвешу и советскому физику В. Б. Брагинскому. Этвеш в 1912 г. проверил равенство ускорений свободного падения с точностью до восьмого знака за запятой. В. Б. Брагинский в 1970-1971 гг., используя современную электронную аппаратуру, проверил справедливость закона Галилея с точностью до двенадцатого знака за запятой при определении числового значения


Свободное падение является одним из самых интересных физических явлений, которое уже с древних времен привлекало к себе внимание ученых и философов. Кроме того, оно является одним из тех процессов, опыты над которым может ставить любой школьник.

«Философская ошибка» Аристотеля

Первыми, кто взялся за научное обоснование явления, которое известно теперь как свободное падение, были античные философы. Они, естественно, не производили никаких опытов и экспериментов, а пытались охарактеризовать его с точки зрения своей собственной философской системы. В частности, Аристотель утверждал, что более тяжелые тела падают на землю с большей скоростью, объясняя это не физическими законами, а лишь стремлением всех предметов во Вселенной к порядку и организованности. Интересно, что никаких экспериментальных доказательств при этом не производилось, а данное утверждение воспринималось как аксиома.

Вклад Галилея в изучение и теоретическое обоснование свободного падения

Средневековые философы поставили теоретическое положение Аристотеля под сомнение. Не имея возможности доказать это на практике, они тем не менее были уверены, что скорость, с которой движутся тела к земле, без учета внешнего воздействия остается одинаковой. Именно с этих позиций рассматривал свободное падение и великий итальянский ученый Г. Галилей. Проведя многочисленные эксперименты, он пришел к выводу, что скорость движения, например, медных и золотых шариков к земле одинакова. Единственное, что мешает это установить визуально, это наличие сопротивление воздуха. Но даже в этом случае, если взять тела с достаточно большой массой, то они приземлятся на поверхность нашей планеты примерно в одно и то же время.

Основные принципы свободного падения

Из своих опытов Галилей сделал два важных вывода. Во-первых, скорость падения абсолютно любого тела, независимо от его массы и того материала, из которого он произведен, одинакова. Во-вторых, ускорение, с которым движется данный предмет, остается величиной постоянной, то есть скорость за одинаковые промежутки времени возрастает на одну и ту же величину. Впоследствии такое явление получило название свободного падения.

Современные расчеты

Впрочем, даже сам Галилей понимал относительную ограниченность своих экспериментов.2, однако впоследствии ученые пришли к выводу, что эта величина меняется, правда, крайне незначительно, в зависимости от высоты предмета над землей, а также от географических условий.

Понятие и значение свободного падения в современной науке

В настоящее время все ученые придерживаются того мнения, что свободное падение — это физическое явление, заключающееся в равноускоренном движении тела, помещенного в безвоздушное пространство, к поверхности земли. При этом абсолютно не имеет значения, было придано этому телу какое-либо внешнее ускорение или нет.

Универсализм и постоянство — важнейшие характеристики данного физического явления

Универсальность этого явления заключается в том, что скорость свободного падения человека или птичьего пера в вакууме абсолютны одинаковы, то есть при одновременном старте они достигнут поверхности земли также одновременно.

№ 1534: Ускорение

Сегодня давайте подумаем о падении. Университет Инженерный колледж Хьюстона представляет это сериал о машинах, которые делают наши цивилизация управляется, и люди, чья изобретательность создал их.

Концепция чего-либо ускорение плохо видно без вычисления и графики.Но ускорение с нами каждое мгновение бодрствования. Мы все плаваем в одном море равномерное гравитационное ускорение. Мы чувствуем все это время. Каждый раз, когда мы роняем или бросаем предмет, гравитация действует на него таким же образом. Прыгать с высотой пять футов, и вы ударитесь о землю на восемнадцать футов в секунду. С десятифутовой стены, это становится двадцать пять футов в секунду.

Поэтому, когда вы удваиваете высоту, вы не удваиваете скорость, которую вы достигаете. Скорость растет только как квадрат корень высоты падения. Кстати, ты начните подвергать опасности свои конечности примерно на двадцати футах в секунду (в зависимости от вашего возраста и физической состояние).

Гравитация ускорит любой объект со скоростью 32 футов в секунду в секунду.Но что нам делать с этот номер? Это означает, что если мы попадемся на одну секунду мы достигнем скорости 32 фута в секунду второй. Через две секунды мы достигаем 64 фута в секунду. второй. Скорость возрастает как квадратный корень из высоты, а в прямо пропорционально времени.

Таким образом, ускорение сложнее, чем могло бы сначала казаться.Ничто не ускоряется, пока на него не действует сила Это. Но мы не чувствуем силы, когда падаем. Сила есть гравитация, действующая на каждую молекулу в нашем тела, но сила не встречает сопротивления, поэтому мы чувствуем ничего. Пока мы не встанем на твердый пол, мы чувствовать силу тяжести. пол это что сопротивляется гравитации и действует только на наши ноги.

Таким образом, орбитальный астронавт, не чувствующий гравитации, в вечном свободном падении, постоянно ускоряющемся к Земле и одновременно устремляясь вперед.Космический шаттл продолжает падать с прямой путь, но достаточно быстрый, чтобы оставаться постоянная высота над Землей при падении — и падает и падает.

Качайте камень на веревке, и он следует за тем же своего рода круговой путь, как это делает космический шаттл. Но нет значительной силы тяжести, чтобы притягивать камень к себе.Вот почему вы должны были замените гравитацию строкой. Теперь ты чувствуешь сколько силы нужно, чтобы разогнать камень от прямого полета.

Конечно, большинство ускорений не имеют равномерность гравитации. Поднимающийся лифт сначала разгоняется, и мы чувствуем свой вес увеличиться на несколько фунтов.Когда мы замедляемся на 18-й этаж, наш вес чуть-чуть падает. (Тот может быть приятным чувством.)

Но слишком многие этого не понимают, например автомобилисты. кто задним бортом или не замедляется для кривой на ледяная дорога. Ускорение может обмануть нас. Поэтому Исаак Ньютон, который впервые объяснил, как сила и связаны с ускорением, был также изобретателем исчисление — особый язык для объяснения как вещи меняются во времени и пространстве.Ускорение намного яснее, когда у нас есть этот новый язык чтобы описать это. И я слышу отголоски прекрасного старого высказывание о языке математики: «Математика позволяет дуракам делать то, что без нее могли бы делать только гении».

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета. где нас интересует, как изобретательные умы Работа.

(Музыкальная тема)

Свободное падение с сопротивлением воздуха (время и скорость) Калькулятор

[1]  2022/04/03 08:01   30-летний уровень / Домохозяйка / Полезно /

Цель использования
Интересно, как долго это будет заставить кого-нибудь упасть с моста в Королевском ущелье

[2]  2022/03/26 05:52   20-летний уровень / Другое / Полезное /

Цель использования
Расчет для 14-летнего мальчика, падающего с аттракциона в парке развлечений Орландо, который поднимает пассажиров на высоту 430 футов, а затем падает на землю со скоростью 70 миль в час,

[3]  2022/03/22 22:27   Младше 20 лет / Средняя школа / Университет/ Аспирант / Очень /

Цель использования
использовал его для расчета скорости падения человека с высоты 36.36 метров из любопытства сотворили чудеса : )

[4]  2022/03/21 06:45   60 лет и старше / Пенсионер / Полезно /

Назначение
Японская рыбацкая лодка в открытую воду утопила корова, упавшая с ясного голубого неба. Следователи установили, что животное упало с пролетавшего мимо самолета. Я хотел определить, сколько времени самолет должен был очистить территорию, прежде чем баллистический бык достиг цели. Ответ был «не очень».Самолет все еще был бы виден рыбакам, если бы у них было свободное время искать его, пока их судно распадалось вокруг них.

[5]  2022/02/25 08:29   20-летний уровень / Другое / Полезное /

Цель использования
Проделки Dungeons & Dragons. (Нам нужно было узнать, с какой скоростью будет двигаться робот после падения с высоты 190 футов, чтобы посмотреть, сможет ли он проткнуть железный сундук копьем.) инженер / Very /

Цель использования
Подтверждение заявления, размещенного в Интернете.
Комментарий/запрос
Я вижу запросы на усложнение определения значения k.
Я предпочитаю вашу сферическую корову. 🙂

[7]  25/01/2022 11:19   50-летний уровень / Другое / Совсем нет /

Цель использования
Быстро пересказывая сообщение на форуме о гипотетическом авиационном происшествии, я сделал быстрая и грязная арифметическая оценка в уме того, сколько времени потребуется неподвижному объекту, чтобы упасть на землю с заданной высоты. Зная, каковы AvNerds (очевидно, потому что я один из них), я подумал, что лучше всего найти онлайн-ресурс, чтобы дважды проверить мои математические расчеты перед публикацией, чтобы убедиться, что я, по крайней мере, в правильном порядке с моим ответом.Единственный вывод, который я могу сделать из этого, заключается в том, что я, должно быть, использую этот калькулятор либо неправильно, либо для неправильной цели, возможно, сопротивление воздуха, которое я не менял, — это то, что нужно отрегулировать, и это выходит за рамки моего понимания. . Часть самолета, которая «отвалилась», имела заданный вес, и с высоты, которую я установил (исходя из того, что самолет был неподвижен, а часть не имела импульса ни в каком направлении), объект падал со скоростью около 1,4 Маха. я думаю, что расчеты могут быть немного не в порядке.

[8]  2021/09/14 03:21   60 лет и старше / Пенсионер / Полезно /

Цель использования
4 вр проекта.
Комментарий/Запрос
Значение сопротивления воздуха? Варьируется по форме объекта и по массе? Мне нужно найти 4 справочных таблицы ок. значения по форме.

[9]  2021/09/13 09:20   30-летний уровень / Офисный работник / Государственный служащий / Очень /

Цель использования
Расчет времени и скорости удара для двух персонажей общим весом 280 фунтов, чтобы упасть с вершины шпиля дракона высотой 800 футов, который взорвался, потому что мы не можем оставить в покое древнюю первобытную магию.

Мы жили.

[10]  24.08.2021 13:51   Младше 20 лет / Старшая школа/ Университет/ Аспирант / Очень /

Цель использования
Посмотреть, сколько времени потребуется для двух символов из show Я наблюдал за ударом о землю с вершины здания высотой 168 футов с общим весом около 150 фунтов

Предельная скорость — силы, ускорение и законы Ньютона — AQA — GCSE Combined Science Revision — AQA Trilogy

Рядом с поверхностью Земли любой свободно падающий объект будет иметь ускорение около 9.8 метров в секунду в квадрате (м/с 2 ). Объекты, падающие через жидкость, в конце концов достигают предельной скорости. При предельной скорости объект движется с постоянной скоростью в постоянном направлении, потому что результирующая сила, действующая на него, равна нулю. Например, парашютист, распластавшись в воздухе, достигает максимальной скорости около 53 м/с.

Три стадии падения

Существует три стадии падения объекта в жидкости:

  1. в начале объект ускоряется вниз под действием силы тяжести
  2. по мере увеличения скорости объекта силы трения, такие как воздух сопротивление или сопротивление увеличиваются
  3. при конечной скорости, вес объекта из-за силы тяжести уравновешивается силами трения, а результирующая сила равна нулю

Вес объекта не изменяется при падении, пока он остается целым.

Парашютист

На диаграмме показано изменение скорости парашютиста с момента, когда он покидает самолет, до момента, когда он достигает земли после раскрытия парашюта.

Перед раскрытием парашюта:

  1. Сразу после выхода из самолета парашютист ускоряется вниз под действием силы тяжести. В направлении вверх нет сопротивления воздуха, а результирующая сила действует вниз, поэтому парашютист ускоряется по направлению к земле.
  2. По мере того, как парашютист набирает скорость, его вес остается прежним, но сопротивление воздуха увеличивается. Результирующая сила все еще действует вниз, но она постепенно уменьшается.
  3. В конце концов вес парашютиста уравновешивается сопротивлением воздуха. Результирующей силы нет, и парашютист достигает предельной скорости.

При раскрытии парашюта сопротивление воздуха увеличивается. Парашютист замедляется до тех пор, пока не будет достигнута новая, более низкая предельная скорость.

Обратите внимание, что парашютист не поднимается вверх, когда раскрывается парашют, хотя это может показаться, когда снимается парашютист.Иллюзия возникает из-за того, что человек с камерой раскрывает свой парашют позже и падает вниз мимо парашютиста.

График зависимости скорости от времени для падающих объектов

На диаграмме показан график скорости от времени для объекта, падающего через жидкость, например, воздух, воду, масло.

Между A и B

Сначала объект ускоряется из-за силы тяжести. Его скорость увеличивается. Результирующая сила действует вниз, потому что действующая на нее сила трения меньше веса объекта.

Между B и C

Объект все еще ускоряется, но его ускорение уменьшается с течением времени. Его скорость по-прежнему увеличивается, но на меньшую величину. Результирующая сила по-прежнему действует вниз, но уменьшается. Это связано с тем, что сила трения, действующая на него, увеличивается с увеличением скорости, но все же меньше веса объекта.

Между C и D

Объект больше не ускоряется. Он достиг своей конечной скорости и падает с постоянной скоростью.Результирующая сила равна нулю, потому что сила трения, действующая на него, теперь равна весу объекта.

Падение объекта не прекращается, если его результирующая сила равна нулю, если только он не коснулся земли.

с отличием Физика: свободное падение

Фон

Исследование свободно падающих тел восходит к временам Аристотеля. В то время Аристотель считал, что более массивные предметы падают быстрее, чем менее массивные.Он верил в это во многом благодаря тому, что при рассмотрении камня и пера, падающих с одной высоты, видно, что камень первым ударяется о землю. При дальнейшем рассмотрении становится ясно, что Аристотель был неверен в своей гипотезе.

В качестве доказательства возьмите баскетбольный мяч и лист бумаги. Бросьте их одновременно с одной и той же высоты… они приземлятся одновременно? Возможно нет. Теперь возьмите этот лист бумаги, скомкайте его в плотный шар и повторите эксперимент.Теперь, что вы видите происходит? Вы должны увидеть, что и мяч, и бумага приземляются одновременно. Следовательно, вы можете сделать вывод, что предсказания Аристотеля не учитывали влияние сопротивления воздуха. В рамках данного курса такими силами сопротивления, как сопротивление воздуха, пренебрегают.

В 17 веке Галилео Галилей начал новое исследование движения падающих тел. Галилей, признав, что сопротивление воздуха влияет на движение падающего тела, провел свой знаменитый мысленный эксперимент, в котором он постоянно задавался вопросом, что произойдет, если устранить эффект сопротивления воздуха.Командир корабля «Аполлон-15» Дэвид Скотт провел этот эксперимент на Луне. Он одновременно уронил молоток и перо и заметил, что они упали на землю одновременно.

После экспериментов Галилея ученые лучше поняли, как гравитационное притяжение Земли ускоряет свободно падающие тела. Экспериментально было установлено, что местная напряженность гравитационного поля (g) на поверхности Земли равна 9.8 Н/кг, что также указывает на то, что все объекты в свободном падении (без учета сопротивления воздуха) испытывают эквивалентное ускорение 9,8 м/с 2 по направлению к центру Земли.

(ПРИМЕЧАНИЕ: если вы отойдете от поверхности Земли, местная сила гравитационного поля и, следовательно, ускорение свободного падения изменится.)

Свободно падающие тела можно рассматривать как объекты, падающие с некоторой высоты или подбрасываемые вертикально вверх. В этом экзамене вы будете анализировать движение каждого состояния.

 

 

Предметы, падающие с места

Объекты, стартующие из состояния покоя, имеют начальную скорость, равную нулю, что дает вам первую кинематическую величину, необходимую для решения задачи. Кроме того, если вы назовете направление начального движения (вниз) положительным, объект будет иметь положительное ускорение и скорость при падении.

Важным первым шагом в анализе объектов в свободном падении является решение, какое направление вдоль оси Y вы собираетесь назвать положительным, а какое направление, следовательно, будет отрицательным.Хотя вы можете установить положительное направление любым удобным для вас способом и получить правильный ответ, следуя приведенным ниже советам, вы сможете упростить свою работу, чтобы постоянно получать правильный ответ.

  1. Определите направление начального движения объекта и назначьте его как положительное направление. В случае падения объекта положительное направление Y будет указывать на нижнюю часть бумаги.
  2. Теперь, когда ось идентифицирована, вы можете идентифицировать и записать заданную кинематическую информацию.Не забывайте, что у брошенного объекта начальная скорость равна нулю.
    • v 0 =0
    • v=?
    • Δy=?
    • а=9,8 м/с 2
    • т=?
  3. Обратите внимание на направление векторных стрелок — если скорость и ускорение указывают в одном направлении, объект ускоряется. Если они указывают в противоположных направлениях, объект замедляется.

КЛЮЧЕВАЯ КОНЦЕПЦИЯ: Величина ускорения свободного падения (g) является постоянной величиной 9.81 м/с 2 на поверхности Земли.

 

Вопрос: Какова скорость груза массой 2,5 кг после свободного падения из состояния покоя с расстояния 12 метров?

Переменная Значение
v 0 0
против НАЙТИ
Δу 12 м
и 9.8 м/с 2
т ?

Ответ: Вертикальная задача: объявить положительное направление вниз. Это означает, что ускорение, которое также направлено вниз, является положительной величиной.

 

 

Объекты запущены вверх

Изучение движения объекта, запущенного вертикально вверх, выполняется почти так же, как вы изучали движение объекта, падающего из состояния покоя.Основное отличие состоит в том, что вы должны смотреть на два сегмента его движения вместо одного: и вверх, и вниз.

Прежде чем приступить к установлению системы отсчета и работе с количественным анализом, вы должны получить четкое концептуальное представление о том, что происходит, пока мяч находится в воздухе. Представьте, что мяч подбрасывается вертикально вверх, как показано на рисунке.

Чтобы мяч двигался вверх, его начальная скорость должна быть больше нуля.Когда мяч поднимается, его скорость уменьшается, пока он не достигнет максимальной высоты, где он остановится, а затем начнет падать. Когда мяч падает, его скорость увеличивается. Другими словами, мяч ускоряется все время, пока он находится в воздухе, как на пути вверх, так и в момент остановки в высшей точке, и на пути вниз.

Причиной ускорения мяча является гравитация. Все время, пока мяч находится в воздухе, его ускорение составляет 9,8 м/с 2 вниз при условии, что это происходит на поверхности Земли.Обратите внимание, что ускорение может быть равно 9,8 м/с 2 или -9,8 м/с 2 . Знак ускорения зависит от направления, которое вы назвали положительным, но во всех случаях направление ускорения силы тяжести направлено вниз, к центру Земли.

Вы уже установили ускорение мяча за все время его нахождения в воздухе 9,8 м/с 2 вниз. Это ускорение заставляет скорость мяча уменьшаться с постоянной скоростью, пока он не достигнет максимальной высоты, после чего он разворачивается и начинает падать.Чтобы повернуться, скорость мяча должна пройти через ноль. Следовательно, на максимальной высоте скорость мяча должна быть равна нулю.

Вопрос: Мяч, брошенный вертикально вверх, достигает максимальной высоты 30 метров над поверхностью Земли. На максимальной высоте скорость мяча:

Ответ: 0 м/с. Мгновенная скорость любого снаряда на максимальной высоте равна нулю.

Поскольку гравитация обеспечивает такое же ускорение мячу на пути вверх (замедляя его падение), как и на пути вниз (ускоряя его), время достижения максимальной высоты совпадает со временем возвращения в исходное положение.Точно так же начальная скорость мяча на пути вверх будет равна скорости мяча в момент, когда он достигнет точки, из которой он был брошен на пути вниз. Иными словами, время подъема равно времени опускания, а начальная скорость подъема равна конечной скорости опускания (при условии, что объект начинается и заканчивается на одной высоте над землей).

Теперь, когда концептуальное понимание движения мяча установлено, вы можете работать над количественным решением.Следуя эмпирическому правилу, установленному ранее, вы можете начать с определения направления, в котором мяч начинает двигаться, как положительного. Помните, что назначение положительных и отрицательных направлений совершенно произвольно. У вас есть свобода назначать их так, как вы считаете нужным. Однако, как только вы их назначите, не изменяйте их.

Как только это положительное опорное направление установлено, все остальные скорости и перемещения назначаются соответствующим образом. Например, если вверх является положительным направлением, ускорение свободного падения будет отрицательным, потому что ускорение свободного падения направлено вниз, к центру Земли.В своей высшей точке мяч будет иметь положительное смещение и будет иметь нулевое смещение, когда вернется в исходную точку. Если мяч не пойман, но продолжает движение к Земле за пределы начальной точки, он будет иметь отрицательное смещение.

«Уловка» для решения задач свободного падения включает в себя симметрию. Время, за которое объект достигает своей высшей точки, равно времени, которое требуется ему, чтобы вернуться в то же вертикальное положение. Скорость, с которой снаряд начинает свой путь вверх, равна скорости снаряда, когда он возвращается на ту же высоту (хотя, конечно, его скорость и в обратном направлении).Если вы хотите упростить задачу, по вертикали в самой высокой точке вертикальная скорость равна 0. Эта дополнительная информация может помочь вам в заполнении таблицы вертикального движения. Если вы сократите движение объекта вдвое, вы сможете упростить решение задачи, но не забывайте, что если вы хотите получить общее время в воздухе, вы должны удвоить время, необходимое объекту для подъема в наивысшую точку.

Вопрос: Баскетболист подпрыгнул, чтобы отбить мяч.Если она находилась в воздухе 0,80 секунды, на какую высоту она прыгнула?

Переменная Значение
v 0 ?
против 0 м/с
Δу НАЙТИ
и -9,8 м/с 2
т 0.40 с

Ответ: Определить вверх как положительное направление Y. Обратите внимание, что если баскетболист находится в воздухе 0,80 секунды, он достигает максимальной высоты за 0,40 секунды, и в этот момент его скорость равна нулю.

Невозможно найти Δx напрямую с заданной информацией, поэтому сначала найдите v 0 .

Теперь, зная v 0 , найдите Δx.

 

Вопрос: Какой график лучше всего отображает зависимость между ускорением тела, свободно падающего вблизи поверхности Земли, и временем его падения?

Ответ: (4) Ускорение свободного падения постоянно 9.8 м/с 2 вниз на поверхность Земли.

 

 

Скорость передвижения — Terraria Wiki

Скорость передвижения — это одна из характеристик игрока, которая влияет на то, как быстро он может перемещаться. На скорость передвижения могут влиять многие функции, такие как аксессуары для передвижения, крылья, маунты, вагонетки и жидкости, а также определенные усиления, ослабления, броня и другие опасности, такие как ледяные глыбы и паутина.Скорость движения можно разделить на горизонтальное движение, на которое больше всего влияет большинство источников, и вертикальное движение, на которое больше всего влияют крылья и аксессуары для движения.

Горизонтальное перемещение[]

Все персонажи начинают движение со скоростью 11 клеток в секунду, или 15 миль в час (показывает секундомер). Во время движения персонаж автоматически поднимается на любой уступ или холм высотой в один блок, и скорость горизонтального перемещения от этого не снижается (перелезать через пирамиду так же быстро, как и прокладывать через нее туннель).Эти значения не учитывают небольшое количество времени, необходимое для ускорения из положения стоя.

Скорость горизонтального движения ограничена 1,6 × базовая скорость, или +60%.

  • Крючки вматываются в плеер с постоянной скоростью независимо от аксессуаров, повышающих скорость. Чем больше бонусов к скорости передвижения у игрока, тем менее заметен бонус к скорости, предоставляемый крюком.
  • Аксессуары для спринта увеличивают максимальную скорость игрока до фиксированного значения. Использование других ускорений движения с любыми аксессуарами только увеличивает ускорение.
  • Модификаторы применимы только к аксессуарам. Пять аксессуаров могут иметь эти модификаторы, что означает возможность увеличения горизонтальной скорости на 20%. Одновременно можно применять только один из этих модификаторов. (См.: Перековка)
  • Бонусы к скорости передвижения ограничены 160% от обычной скорости.

Вертикальное перемещение[]

Движение вверх[]

Есть две величины, которые играют роль при вертикальном движении вверх: продолжительность прыжка и скорость прыжка .Вместе они описывают прыжков до , максимальное количество плиток, на которые персонаж может подняться с помощью прыжка. Все персонажи имеют продолжительность базового прыжка 15 и базовую скорость прыжка 5,01, [1] , что дает им досягаемость базового прыжка 6,27 клетки.

Прыжок в Terraria состоит из двух фаз: во-первых, персонаж постепенно поднимается с фиксированной скоростью, а затем замедляет скорость своего подъема, пока не остановится при достижении пика прыжка.

  • Первая фаза длится длительность прыжка + 1 тиков [2] , т.е.е. 16 тиков (0,267 секунды) для персонажей по умолчанию, хотя отпускание клавиши ↷ Прыжок остановит его преждевременно — следовательно, чтобы получить максимально возможную дальность прыжка, клавишу ↷ Прыжок необходимо удерживать в течение всего времени действия первая фаза. Скорость во время этой фазы равна скорости прыжка (в пикселях/такт) минус гравитация (0,4 по умолчанию, ниже слоя «Пространство»), т.е. 17,2875 плиток/секунду для персонажей по умолчанию; он приобретается мгновенно при начале прыжка и не изменяется до завершения первой фазы.
  • Вторая фаза начинается, когда продолжительность прыжка исчерпана: персонаж теперь обычно подвержен только гравитации, что линейно снижает его скорость. Фаза завершается, когда скорость персонажа становится равной нулю и он достигает пика своего прыжка.

Можно видеть, что хотя продолжительность прыжка влияет на то, как долго персонаж преодолевает гравитацию и движется вверх, скорость прыжка определяет скорость персонажа во время его подъема.

С помощью этой информации можно рассчитать досягаемость прыжка для любой заданной комбинации продолжительности прыжка, скорости прыжка и гравитации:

Два слагаемых здесь представляют две фазы скачка, как описано выше.

Досягаемость базового прыжка для всех персонажей можно определить, вставив значения по умолчанию в формулу:

Значение результата в пикселях; деление его на 16 дает количество плиток:

Бустеры[]

В следующей таблице перечислены все предметы, влияющие на продолжительность и/или скорость прыжка. [3] Предметы, перечисленные в одном ряду, не складываются друг с другом ( , за исключением Сапог Амфибии, которые складываются с Лягушачьей лапкой и ее улучшениями).

Максимально возможная дальность прыжка составляет 36,42 / 46,06 клеток (плюс еще 1,625 клеток, стоя на табурете; +506,78% / +660,53% в сумме). каждый ряд выше (например, Блестящий красный шар, Парящий знак отличия, Лягушачья лапка, Сапоги амфибии, Ноги Лунного лорда, Лунный амулет и Стремянка), ночью и при использовании Стремянки.

Несколько прыжков[]

Обычно персонаж может совершить только один прыжок, и ему нужно будет снова встать на поверхность, прежде чем нажатие кнопки ↷ Прыжок заставит персонажа снова подняться.Однако некоторые предметы дают возможность выполнить еще один прыжок в воздухе, который функционально идентичен обычному прыжку, описанному выше. Эти предметы устанавливают собственную продолжительность прыжка для соответствующего прыжка.

Движение вниз[]

Персонажи, падающие вниз, постоянно ускоряются со скоростью 1,5 клетки в секунду², но скорость падения ограничена 37,5 плиткой в ​​секунду (или 51 миль в час ). Однако оба эти значения могут быть изменены некоторыми предметами, баффами и факторами окружающей среды.

Средний механизм[]

В настоящее время в игре есть 4 среды помимо воздуха: Вода, Лава, Паутина и Мед. Все они замедляют движение по сравнению с воздухом. Все крылья также снижают скорость падения по сравнению с воздухом.

Среда(ы) Эффект
(% уменьшение)
Скорость
(блоков/сек)
Скорость
(фут/сек)
Нет среды Нет ~11.36 ~22,72
Вода -33% ~7,86 ~15,72
Лава -33% ~7,86 ~15,72
Паутина -93,65% ~0,67 ~1,34
Вода и паутина -96,82% ~0,45 ~0,9

Максимальная скорость[]

Горизонтальная скорость[]

В настольной версии максимальная возможная горизонтальная скорость составляет 283 миль в час , что достигается с помощью следующих предметов/усилений:

Вертикальная скорость[]

В настольной версии максимальная стабильная скорость подъема (т.е. скорость остается неизменной при подъеме) возможное значение составляет 306 миль в час , что достигается с помощью следующих предметов:

Чтобы получить максимальную мгновенную скорость, используйте ту же экипировку, что и выше, и оседлайте Желатиновый Пилон после достижения максимальной скорости. Это еще больше увеличит скорость примерно до 90 625 570 миль в час 90 435 на короткое время. Однако, используя внутреннюю трубу, теоретически игрок может достичь бесконечной скорости.

Максимальная скорость падения составляет 179 миль в час , достигается при использовании портальной пушки.

Ссылки[]

  1. ↑ Информация взята из исходного кода Desktop 1.4.0.5, метод Update() в Terraria.Player.cs . Возможны неточности, поскольку текущая версия для ПК — 1.4.3.6.
  2. ↑ Тик — это единица времени, которую считает программа. Большая часть логики обновления Terraria происходит каждый тик. Тик имеет длину 1/60 секунды, следовательно, в секунду 60 тиков, а в минуту 3600 тиков.
  3. ↑ Информация взята с рабочего стола 1.4.2 исходный код, метод UpdateJumpHeight() в Terraria.Player.cs . Возможны неточности, поскольку текущая версия для ПК — 1.4.3.6.
  4. ↑ Предполагая, что гравитация установлена ​​по умолчанию и никакие усиления, кроме одного из соответствующей строки, не действуют (используйте приведенную выше формулу для нескольких усилений). Увеличение в процентах относится к увеличению досягаемости от базового прыжка (6,27 плитки).

Может ли монета, упавшая с небоскреба, убить вас?

Городские пижоны: Вы когда-нибудь беспокоились о том, что в любой момент вас может убить пенни, брошенный с крыши соседнего небоскреба?

Вы можете быть спокойны — по крайней мере, на этот счет.На самом деле превратить копейку в смертоносное оружие крайне сложно, и бросить ее через баррикады на вершине Эмпайр-стейт-билдинг не получится. Даже с такой высоты монетка слишком мала и плоска, и слишком амортизирована воздухом, чтобы стать ракетой.

Вместо этого он порхал бы на землю, как лист. Если бы он ударил вас, это было бы похоже на удар по лбу — «но даже не очень сильный», — сказал Луи Блумфилд, физик из Университета Вирджинии.И он должен знать. Недавно он использовал аэродинамические трубы и гелиевые воздушные шары, чтобы воспроизвести падение монет с небоскребов. Когда экспериментальные пенни ударили его, это не повредило. «Я думаю, что однажды один из них отскочил от моего лица», — сказал Блумфилд в интервью Life’s Little Mysteries.

Люди часто предполагают, что падающая монета под действием силы тяжести будет ускоряться на протяжении всего падения, достигая головокружительной скорости к моменту падения на землю. Это действительно произошло бы, если бы Нью-Йорк был эвакуирован, то есть если бы весь воздух был удален, а пенни был сброшен с Эмпайр-Стейт-Билдинг в вакуум, но в действительности столкновения с молекулами воздуха замедляют падение монет.Сопротивление воздуха, называемое «силой сопротивления», препятствует движению монеты вниз, противодействуя силе гравитации. [6 странных фактов о гравитации]

Чем быстрее монетка падает, тем большее сопротивление воздуха она испытывает, поэтому при определенной максимальной скорости монетки сила сопротивления становится равной и противоположной силе гравитации, направленной вниз. Когда две силы уравновешены, пенни больше не ускоряется. Вместо этого он падает с постоянной скоростью, называемой конечной скоростью, вплоть до земли.

Пенни плоские, поэтому испытывают сильное сопротивление воздуха, и они легкие, так что не требуется большого сопротивления, чтобы противодействовать их весу. Таким образом, при сбрасывании с небоскреба пенни достигают своей конечной скорости всего после спуска примерно на 50 футов (15 метров). По словам Блумфилда, после этого они падают на землю со скоростью всего лишь 40 км/ч.

Если бы не было воздуха, падающая монета разгонялась бы до скорости 335 км/ч, когда достигла земли (или вашей головы).На такой скорости он вполне может повредить череп, но не просверлит.

«Пенни — это почти ничего», — сказал Блумфилд. «Это не очень компактный объект. Он не очень хорошо в тебя врезается».

Но пока не снимай этот защитный головной убор. Падение шариковой ручки представляет реальную опасность. Если бы кто-то небрежно сбросил один из 90 673 этих 90 674 с крыши Эмпайр-стейт-билдинг, это могло бы убить. В зависимости от конструкции ручки будут либо вращаться и трепетать, либо стрелять вниз, как стрела.В последнем случае «он вполне может упасть на скорости 200 миль в час», — сказал Блумфилд. «Когда он попадет, он попадет в небольшую область с большой инерцией. Он расколет тротуар. Он может врезаться в деревянную доску. Вы бы не хотели, чтобы он ударил вас по голове».

Подписывайтесь на Натали Волчовер в Твиттере @nattyover. Следите за новостями Life’s Little Mysteries в Твиттере @llmysteries, а затем присоединяйтесь к нам на Facebook.

Падение под водой | IOPSpark

Конечная скорость

Силы и движение

Падение в воду

Практическая деятельность за 14-16

Практический класс

Объект, падающий через воду, достигает постоянной конечной скорости после падения на относительно небольшие расстояния.Эту конечную скорость можно увидеть и измерить.

Аппаратура и материалы

Для каждой студенческой группы:

  • Газовые баллоны
  • Китайский карандаш или ручка на водной основе
  • Шарики из стироцелла
  • Секундомер или другой таймер
  • Другие предметы и материалы (например, кусочки пластилина, стеклянные бусины и дерево)

Здоровье и безопасность и технические примечания

Нерасширенные шарики теперь классифицируются как опасные вещества из-за давления, возникающего при их расширении.Учителя должны контролировать доступ к нерасширенным шарикам и тщательно контролировать эту деятельность, чтобы убедиться, что шарики не удаляются для несанкционированных экспериментов.

Ознакомьтесь с нашим стандартным руководством по охране труда и технике безопасности

Гранулы Styrocell являются сырьем для производства пенополистирола. Их должно быть достаточно, чтобы обеспечить каждую студенческую группу от тридцати до пятидесяти.

Они содержат вспенивающий агент, который заставляет их расширяться в сорок или шестьдесят раз по сравнению с их первоначальным объемом при нагревании.Вы можете расширить их путем кипячения в воде в течение пяти минут. Если вы затем позволите им свободно падать в воздухе, они достигнут конечной скорости примерно через 30 см. Они ведут себя как капли дождя в замедленной съемке . Нерасширенные шарики следует хранить в прохладном месте, желательно в герметичном полиэтиленовом пакете. Расширенные бусы следует выбросить.

Капля смачивающего вещества в воде поможет предотвратить прилипание шариков к поверхности воды в газовом баллоне.

Оригинальный пластилин Harbutt больше не производится: современные продукты имеют другие названия.

Процедура

  1. Наполните газовый баллон водой почти доверху.
  2. С помощью китайского карандаша или ручки на водной основе сделайте отметки через равные промежутки, например, 2 см, на внешней стороне газового баллона. Поставьте верхнюю отметку близко к поверхности воды, на той высоте, с которой вы сбрасываете бусины.
  3. Выпустите шарик Styrocell (нерасширенный) на поверхность воды.
  4. Выясните, движется ли шарик с одинаковой скоростью до конца.Для этого смотрите, проходят ли бусинки по меткам с устойчивым ритмом. Вам, вероятно, придется попробовать это более одного раза.

Учебные заметки

  • Плотность нерасширенного Styrocell близка к плотности холодной воды.
  • Студенты должны обнаружить, что движение быстро приближается к почти постоянной скорости, или конечной скорости . Они должны обсудить, почему при постоянно действующей силе тяжести шарики не ускоряются на всем пути вниз. Ответ относится к силе сопротивления, которая зависит от скорости.
  • Первоначально, когда бусина отпущена и не имеет скорости и силы сопротивления:
  • Сила, направленная вниз = вес борта
  • Подъемная сила = подъемная сила (сила плавучести)
  • Вес немного больше, чем выталкивание, поэтому силы не совсем сбалансированы, и имеется небольшая результирующая или неуравновешенная направленная вниз сила. После падения на короткое расстояние, когда бусина приобрела скорость и испытывает силу сопротивления:
  • Сила, направленная вниз = вес борта
  • Сила, направленная вверх = выталкивание + сила сопротивления
  • Силы, направленные вверх и вниз, уравновешиваются, как только сила сопротивления становится достаточно большой, и тогда ускорение становится равным нулю.
  • Вы можете использовать другие предметы и материалы, такие как маленькие шарикоподшипники, стеклянные бусины, кусочки пластилина разных размеров и нагруженные кусочки дерева. Более плотным объектам требуется большее расстояние, прежде чем они достигнут предельной скорости. Подъем, который они испытывают, менее похож на их вес, поэтому им нужна большая сила сопротивления, прежде чем они смогут достичь состояния сбалансированной силы.
  • How Science Works Extension: Этот эксперимент дает возможность рассмотреть источники ошибок и то, как их можно уменьшить с помощью планирования эксперимента.Попросите класс предложить, как можно измерить конечную скорость шарика. Один из подходов заключается в том, чтобы определить время падения шарика между двумя отмеченными точками на банке. Запустите секундомер, когда шарик пройдет первую отметку, и остановите его на второй отметке. На каком расстоянии должны быть отметки? Чем дальше, тем лучше, но верхний не должен находиться в области, где шарик еще ускоряется. Как должны быть сделаны отметки? Линии карандаша Chinagraph имеют толщину; Возможно, лучше использовать цветную клейкую ленту и пытаться запускать/останавливать часы, когда нижняя часть бусины достигает верхнего края ленты.
  • Теперь попросите одного ученика повторить измерения бусинок, падающих между двумя маркерами. Насколько постоянны тайминги? Это полезный способ оценить случайную ошибку в измерениях, но может быть и систематическая ошибка, вызванная реакцией учащегося. (Этот эффект можно уменьшить или устранить, проведя измерения на разной высоте.)
  • Теперь попросите другого ученика повторить измерения. Является ли один экспериментатор более последовательным, чем другой?
  • Это может привести к обсуждению желательности автоматизированных измерений (возможно, с использованием световых затворов), но важно подчеркнуть, что они также должны быть оценены на наличие ошибок.

Этот эксперимент был проверен на безопасность в сентябре 2004 г.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.