Номер 2, страница 87, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Основы динамики. Параграф 20. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Повторим изученное - номер 2, страница 87.

Условие.

• Что такое свободное падение и ускорение свободного падения?

Решение.

Свободное падение

Свободное падение — это движение тела, которое происходит исключительно под воздействием силы тяжести (гравитационного притяжения). В такой идеализированной физической модели считается, что никакие другие силы, в первую очередь сила сопротивления воздуха, на тело не действуют. Движение тела при свободном падении является равноускоренным, то есть его скорость изменяется на одну и ту же величину за любые равные промежутки времени.

В реальных условиях на Земле движение в воздухе не является свободным падением в строгом смысле из-за сопротивления атмосферы. Однако для массивных и компактных тел, падающих с небольшой высоты, влиянием воздуха часто можно пренебречь и считать их движение свободным падением. Например, падение металлического шара будет гораздо ближе к свободному падению, чем падение листа бумаги или парашютиста.

Важно понимать, что свободное падение описывает не только движение объекта, отпущенного из состояния покоя. Любое тело, брошенное вверх, вниз или под углом к горизонту, после того как оно покидает руку, считается находящимся в состоянии свободного падения, так как (в идеальной модели) единственной действующей на него силой остаётся сила тяжести.

Ответ: Свободное падение — это идеализированное движение тела, на которое действует только сила тяжести, без учёта сопротивления среды и других сил.

Ускорение свободного падения

Ускорение свободного падения — это ускорение, которое приобретает любое тело, движущееся в условиях свободного падения. Оно обозначается латинской буквой $\text{g}$. Это векторная величина, всегда направленная вертикально вниз, к центру гравитирующего объекта (например, к центру Земли).

Величина этого ускорения не зависит от массы, формы или размера падающего тела, что было экспериментально продемонстрировано ещё Галилео Галилеем. Это следует из объединения второго закона Ньютона ($ \vec{F}=m\vec{a} $) и закона всемирного тяготения ($ F = G \frac{M m}{R^2} $). Приравняв силы, получим $ m \cdot g = G \frac{M m}{R^2} $, откуда следует, что $ g = G \frac{M}{R^2} $, где $\text{G}$ — гравитационная постоянная, $\text{M}$ — масса Земли, а $\text{R}$ — её радиус. Как видно из формулы, масса тела $\text{m}$ сокращается.

Значение ускорения свободного падения не является абсолютно постоянным для всей планеты. Оно немного варьируется в зависимости от географической широты (на полюсах оно больше, чем на экваторе) и высоты над уровнем моря (с увеличением высоты оно уменьшается). Стандартное (усреднённое) значение ускорения свободного падения на поверхности Земли принято считать равным $ g \approx 9.80665 \, \text{м/с}^2 $. В большинстве учебных задач для упрощения расчётов используют приближённые значения $ g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2 $ или $ g \approx 10 \, \text{м/с}^2 $. Значение $\text{g}$ показывает, что за каждую секунду свободного падения скорость тела увеличивается примерно на $9.8$ метров в секунду.

Ответ: Ускорение свободного падения ($\text{g}$) — это ускорение, с которым движется тело под действием только силы тяжести; его величина у поверхности Земли приблизительно равна $9.8 \, \text{м/с}^2$ и не зависит от массы падающего тела.