Hur faller ett föremål
•
Föremål under fritt fall
Hastigheten är en vektor och den påverkas av krafter som också är vektorer med riktning och storlek. Formeln för det är F=m*a, dvs storleken på kraften avgör storleken på accelerationen och riktningen på accelerationen är samma som riktningen på kraften. Hastigheten förändras med accelerationen och det är alltid hastigheten i accelerationens riktning som ändras. Finns det en hastighet i någon annan riktning vinkelrät mot accelerationen så ändras den inte. Jämför diskussionen om vertikal och horisontal rörelse ovan.
I en svängande rörelse måste man även ta hänsyn till kraften som gör att föremålet svänger. Den kraften kallas centripetalkraft och uppstår av yttre krafter, t ex däckens grepp mot vägen när en bil svänger i en kurva. Även den kraften kan beskrivas som F = m*a där accelerationen är en funktion av svängningsradien och hur fort föremålet svänger. Accelerationen är alltid riktad mot svängens centrum och den gör alltså att föremålet ändrar rik
•
Fritt fall
Philips bil har åkt över klippkanten. Nu tar gravitationen över. Den drar bilen nedåt. Om vi bortser från luftmotståndet är gravitationen den enda kraft som påverkar bilen. Det kallas för att bilen är i fritt fall.
Titta på hur bilen faller. Här är bilens position varje sekund. Ser du hur avståndet ökar mellan punkterna? Bilen faller med en ökande hastighet. Den accelererar, neråt.
Vi backar tillbaka lite och trycker på paus. Bilen ska precis falla över kanten. Bredvid bilen ska vi släppa ett bowlingklot på samma höjd. Bilen väger två tusen kilo och klotet två kilo. Bilen väger alltså tusen gånger mer än klotet.
Vilket föremål kommer att slå i marken först? Fundera på det några sekunder. Pausa filmen om du vill diskutera med en kompis. Aha. Dom slår i marken samtidigt.
Det lilla och lätta klotet faller lika fort som den stora bilen. Accelerationen är alltså lika stor för båda föremålen, även om de har olika massa. Från Newtons andra lag vet vi att krafte
•
Fritt fall
- För andra betydelser, se Fritt fall (olika betydelser).
Ett föremål sägs befinna sig i fritt fall om det endast påverkas av gravitationskrafter.
Fritt fall i mekanik
[redigera | redigera wikitext]Vanligtvis menar man med fritt fall att föremålet endast påverkas av jordens gravitationskraft, när det är i närheten av jordens yta. Ett föremål i fritt fall ovan jordytan accelereras med en acceleration nedåt a = -g, där g är tyngdaccelerationen på ungefär 9,81 m/s²[a] Alla föremål som faller fritt på samma ställe faller enligt ekvivalensprincipen med samma acceleration.[2]
Om kroppen som faller har initialhastighet 0, ökar farten nedåt varje sekund med 9,81 m/s (ca 35 km/timme): v = -gt. Sträckan ökar kvadratiskt med tiden, enligt s = -½ gt2. Hastigheten ökar med roten ur fallsträckan v = √(2gs).[3]
Om ett föremål släpps tillräckligt högt upp kommer det dock normalt inte att falla fritt, eftersom också andra krafter, såsom lu