سقوط الأجسام حرة السقوط
تعريف السقوط الحر:
السقوط الحر هو حركة جسم تحت تأثير قوة الجاذبية الأرضية فقط، دون وجود أي قوى مقاومة أخرى مثل مقاومة الهواء.
خصائص السقوط الحر:
تسارع ثابت: يتسارع الجسم الساقط حرًا بتسارع ثابت يُرمز له بالحرف g، وقيمته تقريباً 9.81 م/ث² بالقرب من سطح الأرض.
سرعة متغيرة: تزداد سرعة الجسم الساقط حرًا مع مرور الوقت.
مسافة متزايدة: تزداد المسافة التي يقطعها الجسم الساقط حرًا مع مرور الوقت.
مساواة زمن السقوط للأجسام المختلفة: تسقط جميع الأجسام، بغض النظر عن كتلتها، بنفس الزمن في الفراغ، مع إهمال مقاومة الهواء.
معادلات السقوط الحر:
معادلة السرعة:
v = v₀ + gt
حيث:
v: السرعة النهائية للجسم (م/ث)
v₀: السرعة الابتدائية للجسم (م/ث)
g: تسارع الجاذبية الأرضية (م/ث²)
t: زمن السقوط (ث)
معادلة المسافة:
s = s₀ + ½ gt²
حيث:
s: المسافة المقطوعة (م)
s₀: المسافة الابتدائية (م)
الرسم البياني:
يمثل الرسم البياني للسقوط الحر العلاقة بين الزمن والسرعة أو المسافة.
محور السينات: يمثل الزمن (ث)
محور الصادات:
للرسم البياني للسرعة: يمثل السرعة (م/ث)
للرسم البياني للمسافة: يمثل المسافة المقطوعة (م)
شكل الرسم البياني:
الرسم البياني للسرعة: خط مستقيم ذو ميل موجب.
الرسم البياني للمسافة: منحنى مكافئ.
أمثلة على السقوط الحر:
سقوط كرة من برج.
سقوط قطرة ماء من السماء.
حركة قذيفة بعد إطلاقها.
ملاحظات:
تُهمل مقاومة الهواء في حسابات السقوط الحر.
تختلف قيمة تسارع الجاذبية الأرضية قليلاً باختلاف خط العرض والارتفاع.
تُستخدم قوانين السقوط الحر في العديد من التطبيقات الهندسية، مثل تصميم المباني والجسور والطائرات.
خاتمة:
يُعدّ فهم قوانين السقوط الحر أمرًا ضروريًا لفهم العديد من الظواهر الطبيعية والسلوكيات الهندسية.
ملاحظة: لم يتم تضمين أي صور في هذا التقرير، ولكن يمكن تمثيل العلاقة بين الزمن والسرعة أو المسافة من خلال رسم بياني توضيحي.