什么是自由落体
自由落体是指常规物体只在重力的作用下,初速度为零的运动,叫做自由落体运动。自由落体运动是一种理想状态下的物理模型。是任何物体在重力的作用下,至少在最初,只有重力为唯一力量条件下产生惯性轨迹,是初速度为0的匀加速运动。
由于自由下落的情况下大气层以外重力产生失重,有时任何失重的状态由于惯性运动称为自由落体。这可能也适用于失重产生是因为身体远离引力体。虽然严格的技术应用的定义不包括运动的物体受到其他阻力,如空气阻力,在非技术用法,会通过气氛没有部署的降落伞,或起重装置,也常被称为自由落体。
自由落体运动的特点
(1)物体开始下落时是静止的即初速度V=0。如果物体的初速度不为0,就算是竖直下落,也不能算是自由落体。
(2)物体下落过程中,除受重力作用外,不再受其他任何外界的作用力(包括空气阻力)或外力的合力为0。
(3)真空状态下,任何物体在相同高度做自由落体运动时,下落时间相同。[3]
自由落体运动源于地心引力,物体在只受重力作用下从相对静止开始下落的运动叫做自由落体运动(其初速度为Vo=0m/s)譬如用手握住某种物体,不施加任何外力的理想条件下轻轻松开手后发生的物理现象。
基本公式
(1)速度随时间变化的规律:v=gt,g是重力加速度,g≈9.8m/(s^2)
(2)位移随时间变化的规律:h=(1/2)gt2。
(3)速度随位移的变化规律:2gs=v2。
重力势能
在下落的过程中,物体无论在哪个高度也不论是否具有速度,都具有重力势能,其数值同样也是Ep?= mgh。如果物体在下落过程中不受其它力的作用,且可以忽略空气阻力时,其总能量遵守机械能守恒定则,即重力势能和动能的总和守恒。我们常常用机械能守恒定则来计算,物体可能达到的最大高度和落到地面瞬间的最大速度。