Свободное падение

Если камень или кусок бумаги начали падать с одинаковой высоты одновременно 6ез начальной скорости, то камень достигнет земли раньше, чем комок. Из подобных повседневных наблюдений, казалось бы, следует, что под действием силы тяжести тяжелые тела падают быстрее легких. Такое неверное заключение и было сделано еще в древности великим греческим философом Аристотелем (384-322 гг. до нашей эры), и это воззрение продержалось в науке в течение почти двух тысяч лет. Только в 1583 г. Г.Галилей на основании более глубокого опытного изучения законов падения опроверг мнение Аристотеля. Галилей выяснил, что в обычных условиях тела падают под действием не только силы тяжести, но и силы сопротивления воздуха. Галилей установил, что в отсутствии этого сопротивления все тела падают равноускоренно и, что весьма важно, в данной точке Земли ускорение всех тел при падении одно и то же. Если сопротивление воздуха так мало, что им можно пренебречь, то тело, освобожденное от подставки или подвеса будет падать, находясь, все время под действием практически только силы притяжения Земли. Сила Земного притяжения F не остается строго постоянной при падении тела. Она зависит от высоты h тела над Землей. В соответствии с законом Всемирного тяготения

,

где G = 6.67 ´ 10 ^-11 - гравитационная постоянная, m - масса тела, M и R - масса и радиус Земли, соответственно.

Однако, если падение происходит не с очень большой высоты (так, что изменение высоты тела очень мало по сравнению с радиусом Земли 6400 км), то силу земного притяжения практически можно считать постоянной. Поэтому можно считать, что в отсутствии силы сопротивления воздуха ускорение свободно падающего тела остается постоянным и свободное падение есть равноускоренное движение. Ускорение свободного падения принято обозначать буквой g. В различных точках земного шара (на различных широтах) числовое значение g оказывается не одинаковым, изменяясь примерно от 9.83 м/с² на полюсе до 9,78 м/с² на экваторе. На широте Москвы: g=9,815 м/с². Значение, равное 9,807 м/с², соответствующее 45° широты, условно принимается за “нормальное”. Все эти числа относятся к движению тела на уровне моря.

В настоящей лабораторной работе Вам предстоит экспериментально определить ускорение свободного падения при помощи машины Атвуда.