Kalkulator swobodnego spadku (czas, wysokość i prędkość uderzenia)

Wpisz swoje wartości. Odpowiedź i pełne rozwiązanie aktualizują się w trakcie pisania.

Wynik

Czas spadania2,019 s
Prędkość przy uderzeniu19,81 m/s
Prędkość przy uderzeniu71,31 km/h
Wysokość20 m
Czas (s)Wysokość nad ziemią (m)Prędkość, w górę dodatnia (m/s)
0200
0,403919,2−3,962
0,807716,8−7,924
1,21212,8−11,89
1,6157,2−15,85
2,0190−19,81

Opór powietrza pomijamy.

Oblicz ruch obiektu spadającego pod wpływem grawitacji bez oporu powietrza. Wpisz wysokość spadku, czas spadku lub prędkość uderzenia, a opcjonalnie początkową prędkość pionową, w górę lub w dół, a kalkulator znajdzie pozostałe dwie wartości. Dla obiektu rzuconego w górę poda też najwyższy punkt. Tabela pokazuje wysokość i prędkość w trakcie spadku, a g możesz zmienić dla Księżyca lub Marsa.

Rozwiązanie krok po kroku

Równania ruchu ze stałym przyspieszeniem g

y(t) = h + v₀·t − ½·g·t²
v(t) = v₀ − g·t

Wyznacz niewiadome

Przyjmij górę jako dodatnią: 0 = h + v₀·t − ½·g·t²
t = (v₀ + √(v₀² + 2gh))/g = (0 + √(0² + 2·9,81·20))/9,81 = 2,019 s
v = √(v₀² + 2gh) = 19,81 m/s (w dół)

Najważniejsze wzory

Prędkość
v = v0 + a·t
Przemieszczenie
s = v0·t + ½·a·t²
Bez czasu
v² = v0² + 2·a·s
Jednostki
1 m/s = 3,6 km/h

Jak rozwiązywać zadania ze swobodnego spadku

  1. Wybierz kierunek dodatni. Tutaj w górę jest dodatnie, więc przyspieszenie wynosi −g, gdzie g = 9,81 m/s² na Ziemi.
  2. Zapisz położenie jako y(t) = h + v₀·t − ½·g·t², a prędkość jako v(t) = v₀ − g·t, gdzie h to początkowa wysokość nad ziemią.
  3. Przy upuszczeniu z bezruchu (v₀ = 0) czas spadku to t = √(2h/g), a prędkość uderzenia to v = √(2gh) = g·t.
  4. Przy prędkości początkowej przyjmij y(t) = 0 i rozwiąż równanie kwadratowe, biorąc dodatni pierwiastek: t = (v₀ + √(v₀² + 2gh))/g.
  5. Dla obiektu rzuconego w górę najwyższy punkt osiąga się, gdy v = 0: po v₀/g sekundach, na wysokości v₀²/(2g) nad punktem startu.

Pytania i odpowiedzi

Czy ciężkie obiekty spadają szybciej niż lekkie?

Nie bez oporu powietrza: wszystkie obiekty spadają z tym samym przyspieszeniem g, niezależnie od masy. W powietrzu lekkie i szerokie obiekty, takie jak pióra, spadają wolniej, bo opór jest duży w porównaniu z ich ciężarem.

Ile trwa spadek z 20 m?

Upuszczony z bezruchu, t = √(2·20/9,81) = 2,02 s, a obiekt uderza w ziemię z prędkością około 19,8 m/s, czyli 71 km/h.

Kiedy można pominąć opór powietrza?

Dla zwartych, gęstych obiektów przy krótkich spadkach, przy prędkościach znacznie poniżej ich prędkości granicznej. Spadająca osoba osiąga prędkość graniczną około 55 m/s, więc przy długich spadkach podane tu wzory zawyżają prędkość.

Jakiej wartości g użyć?

Zwykle 9,81 m/s²; wartość standardowa to 9,80665 m/s², a rzeczywista waha się od około 9,78 na równiku do 9,83 na biegunach. Na Księżycu g wynosi 1,62 m/s², a na Marsie 3,71 m/s².

Przećwicz to sam

Ćwicz: Kinematyka

Kalkulator daje odpowiedź. Na egzaminie potrzebujesz metody: ćwicz ją na nowych zadaniach z podpowiedziami i rozwiązaniami.

</> Osadź

Bezpłatnie dla nauczycieli i szkół: wklej ten kod na stronę kursu, do LMS lub na swoją stronę. Studenci mogą korzystać z kalkulatora i rozwiązania krok po kroku bez konta.

Więcej kalkulatorów