▷ Serbest düşüş

Bu makale fizikte serbest düşüşün ne olduğunu açıklıyor. Ayrıca serbest düşme formüllerini ve ayrıca serbest düşüşte aşağıya düşen bir cismin çözülmüş bir örneğini bulacaksınız.

Serbest düşme nedir?

Fizikte serbest düşme , bir cismin yalnızca yerçekiminin etkisi altında belirli bir yükseklikten dikey olarak düştüğü bir tür doğrusal harekettir. Başka bir deyişle, serbest düşüşte cisim düz bir çizgide düşer ve hava veya herhangi bir engel ile sürtünme ihmal edilir.

Bu nedenle serbest düşüşün ana özelliği, hava ile sürtünmenin (veya sürtünmenin) dikkate alınmamasıdır. Dolayısıyla serbest düşme hareketinde yer alan tek kuvvet yerçekimi kuvvetidir.

Örneğin bir binanın çatısından bir topu düşürürsek ve topun havayla sürtünmesini göz ardı edersek, ona etki eden tek kuvvet yerçekimi kuvveti olduğundan serbest düşme hareketi yapar.

Serbest düşme formülleri

Aşağıda serbest düşme hareketinin tüm formüllerinin ne olduğunu görebilirsiniz. Bu formüller bir cismin serbest düşme problemini çözmenize olanak sağlayacaktır.

Konum

Herhangi bir sürtünme olmadan serbestçe düşen bir cisim, düzgün şekilde hızlandırılmış doğrusal hareket (MRUA) gerçekleştirir. Böylece serbest düşüşte bir cismin konumunu hesaplamayı mümkün kılacak formül, MRUA’nın konumu formülünden çıkarılır:

$y=H-v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2$

Altın:

$y$

serbest düşüşte vücudun yüksekliğidir.
$H$

vücudun yansıtıldığı yüksekliktir.
$v_0$

vücudun başlangıç hızıdır.
$t$

vücut pozisyonunun hesaplandığı andır.
$t_0$

başlangıç anıdır.
$g$

Yerçekiminden kaynaklanan ivmedir ve Dünya’daki değeri 9,81 m/s ^2’dir .

Bu referans sisteminin koordinatlarının orijininin yer olduğuna dikkat edin. Yani cisim y=0 konumunda yere çarpacaktır.

Hız

Herhangi bir sürtünme olmadan serbestçe düşen bir cisim, düzgün ivmeli doğrusal bir hareketi tanımladığı için herhangi bir andaki hızı bulmamızı sağlayacak formül şu şekildedir:

$v=v_0-g\cdot (t-t_0)$

Altın:

$v$

belirli bir andaki vücudun hızıdır.
$v_0$

vücudun başlangıç hızıdır.
$g$

Yer çekimi ivmesidir ve Dünya’daki değeri 9,81 m/ ^s2’dir .
$t$

vücudun hızının hesaplandığı zamandır.
$t_0$

başlangıç anıdır.

Not: Serbest düşen bir cismin yokuş aşağı gittiğini, dolayısıyla hızın negatif işaretli olduğunu unutmayın. Yani cisim ne kadar aşağıdaysa hızı da o kadar negatif olacaktır.

Hızlanma

Serbest düşüş sırasında tüm sürtünmeler ihmal edilir, müdahale eden tek kuvvet yer çekimi kuvvetidir. Bu nedenle ivme yörünge boyunca sabittir.

$a=-g$

Altın:

$a$

vücudun ivmesidir.
$g$

Yer çekimi ivmesidir ve Dünya’daki değeri 9,81 m/ ^s2’dir .

Serbest düşme formüllerinin özeti

Aşağıda tüm serbest düşme formüllerini özet olarak içeren bir tablo görebilirsiniz:

Serbest düşüşte inen cismin kütlesinin hiçbir formülde görünmediğine dikkat edin; bu, sürtünmeyi ihmal edersek cismin konumu, hızı ve ivmesinin kütlesine bağlı olmadığı anlamına gelir.

Serbest düşme egzersizi çözüldü

Bu bölümde serbest düşme egzersizini adım adım çözeceğiz, böylece bu tür hareketlerin kavramlarını daha iyi anlayacaksınız.

Bir cisim 80 metre yükseklikten sıfır başlangıç hızıyla serbest düşüşle serbest bırakılıyor. Vücut yere ne kadar hızlı çarpıyor? Hava ile sürtünmeyi ihmal ediniz ve yer çekimi değerini g=10 m/s ² olarak alınız.

Serbest düşüşte cismin yere çarptığında hızını belirlemek için öncelikle serbest düşüş süresini bulmamız gerekir. Cisim yerdeyken konumu y=0 olacaktır, dolayısıyla konum denklemini sıfıra eşitliyoruz:

$y=H-v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2$

$0=80-0 \cdot (t-0)-\cfrac{1}{2}\cdot 10 \cdot (t-0)^2$

$0=80-5t^2$

Ortaya çıkan ikinci dereceden denklemi çözüyoruz:

$\begin{aligned}5t^2&=80\\[2ex]t^2&=\cfrac{80}{5}\\[2ex]t^2&=16\\[2ex]t&=\sqrt{ 16}=\begin{cases}4\\[2ex]-4 \ \color{red}\bm{\times}\end{cases}\\[2ex]t&=4\ s\end{aligned}[/ latex] Et maintenant que nous connaissons le temps nécessaire au corps pour atteindre le sol, nous utilisons l'équation de la vitesse pour trouver la vitesse finale du corps : [latex]\begin{aligned}v&=v_0-g\cdot (t-t_0)\\[2ex]v&=0-10\cdot (4-0)\\[2ex]v&=-40 \ \cfrac{ m}{s}\end{aligné}$

Serbest düşüş ve dikey atış

Son olarak, serbest düşüş ile dikey atış arasındaki farkın ne olduğunu göreceğiz çünkü ikisi çok benzer ancak biraz farklı hareket türleridir.

Dikey atış, bir cismin dikey olarak yukarı doğru fırlatılmasını içerir, böylece cisim önce yükselir ve sonra yere ulaşana kadar düşer. Aynı şekilde dikey atışta cisim aşağıya doğru da fırlatılabilir, önemli olan düz bir çizgide hareket etmesi ve bir başlangıç hızı uygulanmasıdır.

Serbest düşüş ile dikey atış arasındaki fark , genel olarak serbest düşüş sırasında, vücut basitçe düşürüldüğünden dolayı vücudun başlangıç hızının olmamasıdır. Bunun aksine, dikey atış sırasında, cismin fırlatılması sırasında bir kuvvet uygulandığından cismin bir başlangıç hızı vardır.

Bu nedenle serbest düşme ve dikey atışta son vücut hızı ve yere ulaşma süresi farklıdır. Ancak yerçekiminin ivmesi olduğundan ivme her iki hareket türünde de aynıdır.

➤ Bakınız: Dikey düzlemin özellikleri

Serbest düşme nedir?

Serbest düşme formülleri

Konum

Hız

Hızlanma

Serbest düşme formüllerinin özeti

Serbest düşme egzersizi çözüldü

Serbest düşüş ve dikey atış

Yorum Yap Yanıtı İptal Et