Конспект по физике 10 класс Профиль параграф 13 + Ответы на вопросы. Краткое содержание § 13. Свободное падение тел по учебнику Касьянова (углубленный уровень). Конспект по пунктам параграфа. Код материалов: Физика Конспект №13.
Конспект по пунктам параграфа
13. Свободное падение тел
Свободное падение тел в вакууме
- Свободное падение — это движение тела под действием только силы тяжести (в отсутствие сопротивления среды).
- Это движение является равноускоренным.
- Ускорение свободного падения (g) — это ускорение, с которым все тела падают на Землю в вакууме. Оно одинаково для всех тел и не зависит от их массы, формы или состава.
- g ≈ 9,8 м/с² — ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли.
- Опыт Галилея: Используя наклонную плоскость, Галилей установил, что пройденный телом путь пропорционален квадрату времени (S ∝ t²), что является признаком равноускоренного движения.
- Опыт Роберта Бойля: Подтвердил выводы Галилея, продемонстрировав синхронное падение разных предметов (перо и монета) в вакуумированном сосуде, где отсутствует сила сопротивления воздуха.
- На Луне, где нет атмосферы, ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше, чем на Земле: gₗ ≈ 1,6 м/с².
Падение тел в воздухе
- В воздухе на падающее тело действует сила сопротивления воздуха, которая зависит от скорости и площади поверхности тела.
- Начальная стадия падения: ускорение близко к g, так как сила сопротивления мала.
- По мере роста скорости сила сопротивления увеличивается, а ускорение уменьшается.
- При достижении скорости, при которой сила сопротивления воздуха уравнивается с силой тяжести, равнодействующая сила становится равной нулю. Ускорение падает до нуля, и далее тело движется равномерно с постоянной предельной (установившейся) скоростью.
- Предельная скорость зависит от массы и площади поверхности тела: тяжелые и компактные тела (камень, пуля) имеют высокую предельную скорость, а легкие и обладающие большой площадью (перо, парашют) — низкую.
ВОПРОСЫ
- При каких условиях падение тел на Землю можно считать равноускоренным движением?
- Опишите эксперименты Г. Галилея и Р. Бойля, подтвердившие постоянство ускорения тел, свободно падающих на Землю.
- Является ли равноускоренным падение тел вблизи поверхности Луны?
- Чем отличается падение тел в воздухе от их падения в вакууме?
- Почему раскрытие парашюта существенно уменьшает скорость приземления парашютиста?
Ответы на вопросы параграфа
1. Падение тел на Землю можно считать равноускоренным движением только в вакууме, где на тело действует исключительно сила тяжести, и ускорение постоянно и равно g. В реальных условиях у поверхности Земли этим условием можно приближенно пренебречь для тяжелых, компактных тел, падающих с малой высоты и, следовательно, не успевших набрать значительную скорость.
2. Описание экспериментов Г. Галилея и Р. Бойля:
- Эксперимент Галилея: Так как точных часов не было, Галилей замедлял движение, скатывая шары по наклонной плоскости. Он установил, что пройденный путь пропорционален квадрату времени (S ∝ t²), что доказывает движение с постоянным ускорением. Увеличивая угол наклона, он приближался к условиям свободного падения.
- Эксперимент Роберта Бойля: Бойль поместил различные предметы (например, перо и монету) в длинную стеклянную трубку. При наличии воздуха они падали с разной скоростью. После откачивания воздуха из трубки оба предмета падали на дно одновременно, что подтвердило, что в вакууме все тела падают с одинаковым ускорением.
3. Да, падение тел вблизи поверхности Луны является равноускоренным, так как на Луне практически отсутствует атмосфера (вакуум), и на падающее тело действует только сила лунного притяжения. Ускорение будет постоянным, но его значение (gₗ ≈ 1,6 м/с²) примерно в 6 раз меньше, чем на Земле.
4. Главное отличие заключается в наличии силы сопротивления воздуха.
- В вакууме: Движение является равноускоренным с постоянным ускорением g. Скорость неограниченно растет. Все тела падают одинаково.
- В воздухе: Движение не является равноускоренным. Сначала тело движется с ускорением, близким к g, но по мере роста скорости сила сопротивления увеличивается, а ускорение уменьшается. В итоге тело выходит на равномерное движение с постоянной предельной скоростью. Предельная скорость разная для тел разной массы и формы.
5. Раскрытие парашюта резко увеличивает площадь поверхности парашютиста. Поскольку сила сопротивления воздуха прямо пропорциональна площади поверхности, при той же скорости она возрастает в десятки раз. Эта сила быстро становится больше силы тяжести, вызывая замедление (отрицательное ускорение). Скорость падения уменьшается до тех пор, пока силы снова не уравновесятся, но теперь это происходит при гораздо меньшем значении предельной скорости (около 5-7 м/с вместо 50-60 м/с с нераскрытым парашютом), что обеспечивает безопасное приземление.
Вы смотрели: конспект по физике к учебнику 10 класса §13. Свободное падение тел. Краткое содержание темы учебника. Ответы на вопросы в конце параграфа. Код материалов: Физика Конспект №13.