Digitální učební materiál Autor: Ing. Bronislav Sedláček Předmět/vzdělávací oblast: Fyzikální vzdělávání Tematická oblast: Kinematika Téma: Volný pád Ročník: 1. Datum vytvoření: srpen 2013 Název: VY_32_INOVACE_13.3.05.FYZ Anotace: Volný pád, jeho zrychlení. Digitální učební materiál je určen pro žáky učebních oborů. Využitím grafických možností sady Microsoft Office 2010 se materiál stává inovativním zejména přehledností výkladu. Využití multimediálních prostředků zvyšuje názornost výuky, usnadňuje porozumění tématu i u slabších žáků a žáků se SPU, udržuje jejich pozornost, podporuje jejich zájem a aktivitu. Metodický pokyn: Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.
Volný pád Pokud upustíme předmět, aniž mu udělíme počáteční rychlost, pak se pohybuje svislým směrem k Zemi. Pokud přitom zanedbáme vliv, který má na tento pohyb odpor vzduchu, pak se předmět pohybuje volným pádem.
Volný pád Volný pád tělesa je pohyb rovnoměrně zrychlený. Pokus: Jestliže upustíme na podlahu svisle napjatou nit, na které jsou upevněny čtyři kuličky ve vzdálenosti 10 cm, 40 cm, 90 cm a 160 cm od konce nitě, pak uslyšíme, že kuličky dopadají na podlahu ve stejných časových intervalech. Je tomu tak proto, že dráhy vykonané za stejnou dobu jsou v poměru vzdáleností 1 : 4 : 9 : 16. Jedná se o pohyb rovnoměrně zrychlený.
Zrychlení volného pádu Zrychlení volného pádu nazýváme tíhovým zrychlením g. Velikost tíhového zrychlení v našich zeměpisných šířkách je g = 9,81 m/s². Velikost tíhového zrychlení na rovníku má hodnotu 9,78 m/s², na zeměpisných pólech pak 9,83 m/s². Pro naše přibližné výpočty pak budeme používat hodnotu g = 10 m/s².
Normální tíhové zrychlení Mezinárodní dohodou bylo stanoveno normální tíhové zrychlení 𝒈 𝒏 = 9,80665 m/ 𝐬 𝟐 . To odpovídá tíhovému zrychlení na 45º zeměpisné šířky při hladině moře.
Okamžitá rychlost a dráha volného pádu tělesa Pro okamžitou rychlost a dráhu volného pádu tělesa platí podobné vztahy jako pro rovnoměrně zrychlený pohyb hmotného bodu s nulovou počáteční rychlostí, tedy že 𝑣=𝑔.𝑡 a s= 1 2 𝑔. 𝑡 2 Pomocí těchto vztahů například snadno vypočítáme, že za dobu t = 3 s bude mít těleso padající se zrychlením g = 10 m/s² okamžitou rychlost 𝑣= 30 m/s a urazí dráhu 45 m.
Zákonitosti volného pádu Zákonitosti volného pádu jako první zkoumal a experimentálně stanovil začátkem 17. století GALILEO GALILEI. Ten zjistil, že všechna tělesa padají na určitém místě Země se stejným zrychlením g, pokud na ně nepůsobí odporová síla vzduchu nebo nějaké jiné síly.
Příklad Pokud upustíme malý brok a chomáček vaty ze stejné výšky ve stejný okamžik, dopadne na podlahu dříve brok. Neodporuje to tvrzení, že všechna tělesa padají k Zemi se stejným zrychlením?
Použité zdroje: LEPIL, Oldřich, Milan BEDNAŘÍK a Radmila HÝBLOVÁ. Fyzika pro střední školy. 4., přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 2001, 266 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-719-6184-1.