Δυνάμεις που ενεργούν σε ένα αντικείμενο πτώσης;
1. Βαρύτητα (FG)
* Φύση: Η δύναμη έλξης μεταξύ του αντικειμένου και της γης.
* κατεύθυνση: Πάντα προς τα κάτω, προς το κέντρο της γης.
* μέγεθος: Άμεσα ανάλογη με τη μάζα του αντικειμένου (περισσότερη μάζα, περισσότερη βαρύτητα).
* Φόρμουλα: Fg =mg (όπου m είναι η μάζα και το g είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας, περίπου 9,8 m/s2).
2. Αντίσταση αέρα (δίκαιη)
* Φύση: Μια δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση ενός αντικειμένου μέσω του αέρα.
* κατεύθυνση: Απέναντι από την ταχύτητα του αντικειμένου.
* μέγεθος: Εξαρτάται από διάφορους παράγοντες:
* ταχύτητα: Αυξάνεται ταχέως καθώς αυξάνεται η ταχύτητα.
* Σχήμα και μέγεθος: Τα αντικείμενα με μεγαλύτερες επιφανειακές περιοχές και λιγότερο εξορθολογισμένα σχήματα αντιμετωπίζουν μεγαλύτερη αντίσταση στον αέρα.
* πυκνότητα αέρα: Η υψηλότερη πυκνότητα αέρα οδηγεί σε μεγαλύτερη αντίσταση στον αέρα.
3. Άνωση (FB)
* Φύση: Μια ανοδική δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο βυθισμένο σε υγρό (αέρα ή υγρό).
* κατεύθυνση: Πάντα προς τα πάνω.
* μέγεθος: Εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού και τον όγκο του αντικειμένου που βυθίζεται. Όσο πιο πυκνό είναι το ρευστό, τόσο ισχυρότερη είναι η πλευστότητα.
* Φόρμουλα: FB =ρΒΟ (όπου ρ είναι η πυκνότητα του υγρού, V είναι ο βυθισμένος όγκος και το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας).
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Τερματική ταχύτητα: Καθώς πέφτει ένα αντικείμενο, η αντίσταση στον αέρα αυξάνεται. Τελικά, η ανοδική δύναμη της αντίστασης του αέρα θα ισούται με την προς τα κάτω δύναμη της βαρύτητας. Σε αυτό το σημείο, το αντικείμενο σταματά να επιταχύνεται και να πέφτει με σταθερή ταχύτητα που ονομάζεται ταχύτητα τερματικού.
* Ελεύθερη πτώση: Εάν η αντίσταση στον αέρα είναι αμελητέα (όπως σε ένα κενό), η μόνη δύναμη που ενεργεί στο αντικείμενο είναι η βαρύτητα. Αυτό ονομάζεται "ελεύθερη πτώση".
* Άλλες δυνάμεις: Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να τεθούν σε λειτουργία άλλες δυνάμεις, όπως:
* άνεμος: Μια οριζόντια δύναμη που μπορεί να επηρεάσει την τροχιά του αντικειμένου.
* ώθηση: Μια δύναμη που παράγεται από ένα σύστημα πρόωσης (όπως ένας πυραύλος).
Παράδειγμα:
Φανταστείτε να ρίξετε ένα φτερό και μια μπάλα μπόουλινγκ ταυτόχρονα. Η μπάλα μπόουλινγκ, με το μεγαλύτερο σχήμα της μάζας και του εξορθολογισμένου, θα βιώσει λιγότερη αντίσταση στον αέρα και θα πέσει πολύ πιο γρήγορα. Το φτερό, ωστόσο, θα παρουσιάσει σημαντική αντίσταση στον αέρα, επιβραδύνοντας την κάθοδο του και θα το πέσει πολύ πιο αργά.
