212. Spadek swobodny - czas spadku i prędkość końcowa (przybliżone)

Spadek swobodny - ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy

Pole grawitacyjne jednorodne.

Jak wykorzystać prawa ruchu jednostajnie przyspieszonego prostoliniowego w zadaniach na spadek swobodny?

Zadanie

Ciało spada swobodnie z wysokości 20 m.

Jak długo trwał ruch?

Jaką szybkość (prędkość) uzyskało ciało tuż przed upadkiem?

Przyjąć przyspieszenie ziemskie równe 10 m/s² - nie zawsze istnieje potrzeba otrzymania dokładnych wartości liczbowych i wystarczą przybliżone.


Spadek swobodny to ruch jednostajnie przyspieszony w polu grawitacyjnym jednorodnym z zerową prędkością początkową. Ruch ten odbywa się wzdłuż linii pola grawitacyjnego czyli tor ruchu jest linią pionową.

Wykorzystamy prawa ruchu jednostajnie przyspieszonego prostoliniowego. Napiszemy wzór na drogę w ruchu jednostajnie przyspieszonym prostoliniowym z zerową prędkością początkową

(spadek swobodny 3-1)




Droga ciała równa jest wysokości H=20 m, z której ciało spadło. Po podstawieniu do wzoru na drogę otrzymamy

(spadek swobodny 3-2)




Po przekształceniach otrzymamy wzór na czas spadku

(spadek swobodny 3-3)




Prędkość tuż przed uderzeniem w powierzchnię Ziemi obliczymy ze wzór na prędkość w ruchu jednostajnie przyspieszonym prostoliniowym z zerową prędkością początkową.

(spadek swobodny 3-4)




Po podstawieniu otrzymanego wyrażenia na czas spadku dostaniemy

(spadek swobodny 3-5)



Po wstawieniu wartości znanych wielkości otrzymamy

(spadek swobodny 3-6)




Na zakończenie pewna anegdota – a właściwie przypadek, tzw. case.

W pewnej pracowni informatycznej od pewnego czasu zaczęły samoistnie restartować komputery.

Co spowodowało tę niecodzienną przygodę?
Okazało się, że komputerom było za gorąco.
Owszem, wszystkie miały sprawne wentylatory. Ponadto w pomieszczeniu działała wentylacja.

Co więc było przyczyną bezpośrednią?
Po dokładnych oględzinach opiekun sali doszedł do wniosku, że wentylatory musiały mieszać coraz gorętsze powietrze.

Dlaczego?
Komputery (jednostki centralne) umieszczone były w stołach ustawionych przy ścianach i stosunkowo szczelnie zabudowane. Wentylatory mogły tylko mieszać coraz cieplejsze powietrze.

Obudowy wykonane z płyt MDF są świetnym izolatorem cieplnym. Zatrzymywały więc przepływ ciepła i same się grzały.

Co to ma wspólnego z fizyką?

Co to ma wspólnego z dynamiką?

Co to ma wspólnego z kinematyką ruchu prostoliniowego?

Przecież o tym jak umieścić komputery każdy informatyk wie!
Tyle, że opisana historyjka nie jest zmyślona. To fakt przedstawiony przez jednego z użytkowników tej pracowni.

Badanie zestawu komputerowego za pomocą zmysłów (bez myślenia o przekazywanych treściach) przez przeciętnego człowieka wykażą, że komputer to maszyna, która:

• wydziela światło;
  
  
• wydziela ciepło;
  
  
• wydziela dźwięk.
  

Skąd się to bierze i jakie są tych zjawisk skutki?
I tu kryje się nie tylko potoczna wiedza informatyczna ale też i fizyka.

Praca mechaniczna stałej siły - przykłady obliczeń.

Energia mechaniczna ciała - przykłady wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna ciała - przykłady obliczeń

Przykłady obliczania siły dośrodkowej. Zestawy przykładów uwzględniające różne wartości masy ciał, prędkości ruchu po okręgu i promienia tego okręgu.

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki

---

Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?