Калькулятор свободного падения (время, высота и скорость удара)

Введите свои значения. Ответ и полное решение обновляются по мере ввода.

Результат

Время падения2,019 s
Скорость при ударе19,81 m/s
Скорость при ударе71,31 km/h
Высота20 m
Время (s)Высота над землёй (m)Скорость, вверх положительна (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

Сопротивлением воздуха пренебрегаем.

Рассчитайте движение тела, падающего под действием силы тяжести без сопротивления воздуха. Введите высоту падения, время падения или скорость удара и при желании начальную вертикальную скорость, направленную вверх или вниз, а калькулятор найдёт две другие величины. Для тела, брошенного вверх, он также даёт наивысшую точку. Таблица показывает высоту и скорость в ходе падения, а значение g можно изменить для Луны или Марса.

Пошаговое решение

Уравнения движения с постоянным ускорением g

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

Найдите неизвестные

Принять направление вверх за положительное: 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 (вниз)

Основные формулы

Скорость
v = v0 + a·t
Перемещение
s = v0·t + ½·a·t²
Без времени
v² = v0² + 2·a·s
Единицы
1 m/s = 3,6 km/h

Как решать задачи на свободное падение

  1. Выберите положительное направление. Здесь вверх положительно, поэтому ускорение равно −g, где на Земле g = 9,81 m/s².
  2. Запишите положение как y(t) = h + v₀·t − ½·g·t², а скорость как v(t) = v₀ − g·t, где h — начальная высота над землёй.
  3. При падении из состояния покоя (v₀ = 0) время падения равно t = √(2h/g), а скорость удара v = √(2gh) = g·t.
  4. При наличии начальной скорости положите y(t) = 0 и решите квадратное уравнение, взяв положительный корень: t = (v₀ + √(v₀² + 2gh))/g.
  5. Для тела, брошенного вверх, наивысшая точка достигается при v = 0: через v₀/g секунд, на высоте v₀²/(2g) над началом.

Вопросы и ответы

Падают ли тяжёлые тела быстрее лёгких?

Без сопротивления воздуха нет: все тела падают с одним и тем же ускорением g независимо от массы. В воздухе лёгкие и широкие тела, такие как перья, падают медленнее, потому что сопротивление велико по сравнению с их весом.

Сколько времени занимает падение с 20 m?

При падении из состояния покоя t = √(2·20/9,81) = 2,02 s, и тело ударяется о землю со скоростью около 19,8 m/s, то есть 71 km/h.

Когда можно пренебречь сопротивлением воздуха?

Для компактных плотных тел при небольшой высоте падения и скоростях, намного меньших предельной. Падающий человек достигает предельной скорости около 55 m/s, поэтому при длинных падениях приведённые здесь формулы завышают скорость.

Какое значение g использовать?

Обычно 9,81 m/s²; стандартное значение — 9,80665 m/s², а реальное меняется от примерно 9,78 на экваторе до 9,83 на полюсах. На Луне g равно 1,62 m/s², на Марсе — 3,71 m/s².

Потренируйтесь самостоятельно

Тренировать тему «Кинематика»

Калькулятор даёт ответ. На экзамене нужен метод: отработайте его на новых задачах с подсказками и разобранными решениями.

</> Встроить

Бесплатно для преподавателей и школ: вставьте этот код на страницу курса, в LMS или на свой сайт. Студенты могут пользоваться калькулятором и пошаговым решением без аккаунта.

Другие калькуляторы