Fyzika ve světě kolem nás je všude a všude. Každý den se setkáváme s fyzikálními zákony, aniž bychom o tom přemýšleli. Jedním z takových úkolů je určit dobu pobytu těla za letu při vertikálním hodu nahoru. Pojďme zjistit, jak to udělat.
Vertikální házení těla nahoru ve vesmíru nebo na zemi podléhá stejným fyzikálním zákonům. Za prvé, tělo se bude pohybovat gravitací směřující dolů. Tato síla se rovná tělesné hmotnosti vynásobené zrychlením volného pádu. Za druhé, při pohybu nahoru se tělo kvůli této síle zpomalí a v konečném bodě se otočí a začne klesat dolů.
Abychom tedy určili čas, který je tělo za letu, musíme znát počáteční rychlost hodu a výšku, do které bylo vhozeno. K vyřešení tohoto problému pak můžeme použít fyzikální rovnice založené na pohybových zákonech. Výpočet doby letu je relativně jednoduchý, vezmeme-li v úvahu tyto faktory a vezmeme-li v úvahu, že odpor vzduchu a další faktory mohou ve skutečnosti ovlivnit přesnost řešení.
Určení doby letu těla pohozeného vzpřímeně nahoru
Čas letu lze určit na základě následujících skutečností:
- Těleso hozené vzpřímeně nahoru se gravitací bude pohybovat nahoru, dokud se jeho rychlost stane nulovou.
- Po dosažení maximální výšky se tělo začne pohybovat směrem dolů.
- Tělo se bude pohybovat dolů, dokud se nevrátí do výchozího bodu nebo se nedostane na zem.
Čas letu lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
T = 2v₀/g
- T-doba letu
- v₀-počáteční vertikální rychlost těla
- g-zrychlení volného pádu, přibližné 9,8 m / s2 na zemském povrchu
Pomocí tohoto vzorce a známých hodnot počáteční vertikální rychlosti lze určit dobu letu tělesa, které je pohozeno svisle nahoru.
Úvodní informace
K vyřešení problému s dobou letu těla pohozeného vertikálně nahoru je třeba vzít v úvahu základní fyzikální principy popisující pohyb předmětu působením gravitace.
Tento pohyb lze rozdělit do dvou hlavních fází: zvedání těla a jeho sestup.
Na začátku pohybu získává tělo rychlost dostatečnou k překonání gravitace. Během letu se pak těleso vlivem gravitace zpomalí a v konečném bodě své trajektorie se na chvíli dostane do nehybného stavu. Poté dojde k jeho pohybu dolů, zrychlení a přistání.
Délku letu těla lze určit nalezením doby letu ve stoupání a klesání a sečtením jejich hodnot.
Vzorec pro určení doby letu
Dobu letu těla pohozeného vzpřímeně nahoru lze určit jednoduchým vzorcem.
Výška, na kterou se tělo vrhá, se rovná h, počáteční rychlost v a zrychlení volného pádu se rovná g.
Vzorec pro určení doby letu má vzhled:
kde t - doba letu.
Chcete-li tedy najít čas letu, musíte počáteční rychlost rozdělit na zrychlení volného pádu. Tento jednoduchý vzorec umožňuje určit dobu letu těla pohozeného svisle nahoru.
Příklad výpočtu doby letu
Vezměme si příklad, který ilustruje, jak lze vypočítat dobu letu těla pohozeného vzpřímeně nahoru.
Nechte tělo zaházet počáteční rychlostí v0 a počáteční výška h0. Gravitační zrychlení označujeme jako g.
Vertikální rychlost těla v okamžiku hodu je nulová, takže v okamžiku obnovení pohybu dolů bude také nulová.
Když těleso dosáhne maximální výšky a zahájí svůj pád, jeho vertikální rychlost se pouze zrychlí gravitací.
Dobu letu lze tedy vypočítat s ohledem na to, že se těleso pohybuje vertikálně nahoru a dolů, přičemž obě prochází stejnou vertikální vzdáleností. Doba stoupání a čas pádu budou stejné.
Vzorec pro výpočet doby letu má vzhled:
kde: v0 - počáteční vertikální rychlost, g - gravitační zrychlení.
Pokud je například těleso pohozeno počáteční rychlostí 20 m/s a gravitační zrychlení je 9,8 m / s2, pak bude doba letu stejná:
(20/9.8) * 2 = 4.08 sekund.