Fyzika – obsah > Mechanika – teorie srozumitelně > Volný pád
je rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb s nulovou počáteční rychlostí.
Abychom mohli mluvit o volném pádu, musí být splněny 2 podmínky:
1. Těleso musí padat v tzv. homogenním gravitačním poli.
Homogenní gravitační pole – gravitační síla je všude stejná. Ve skutečnosti se však gravitační síla směrem od povrchu Země zmenšuje. Při pádu tělesa se tedy nejedná o rovnoměrně zrychlený pohyb, jelikož čím blíže je těleso k Zemi, tím větší síla na něj působí, a tím více zrychluje.
V blízkosti zemského povrchu můžeme však gravitační sílu považovat za stálou. I ve výšce 400 km, ve které se často pohybují kosmonauti, je velikost gravitační síly cca 90 % v porovnání s povrchem Země. (Proč jsou tedy kosmonauti na oběžné dráze ve stavu beztíže?)
2. Na těleso musí působit pouze gravitační síla. Ne třeba odporová síla vzduchu – těleso musí padat ve vakuu.
O volném pádu však mluvíme i ve vzduchu, protože odpor vzduchu často zanedbáváme.
Pokud jsou obě tyto podmínky splněny, hovoříme o volném pádu, při kterém všechna tělesa padají se stejným a stálým zrychlením g ≈ 9,81 m ∙ s−2. Budeme mu říkat tíhové zrychlení.
Tíhové zrychlení – hodnota se mírně mění v závislosti na zeměpisné šířce (největší je na pólech, nejmenší na rovníku – souvisí s rotací Země ⇒ není konstanta!!).
Ještě máme zrychlení gravitační, ale o něm později.
Tíhové zrychlení říká, že rychlost tělesa při volném pádu se každou sekundu zvýší o 9,81 m ∙ s−1. Proto zrychlení je 9,81 m ∙ s−2.
Pokud nějaké těleso necháme padat (nulová počáteční rychlost), bude jeho rychlost za 1 sekundu od vypuštění 9,81 m ∙ s−1, za 2 sekundy 19,62 m ∙ s−1, za 3 sekundy 29,43 m ∙ s−1, …
Tedy
v = gt
Vidíme analogii s rovnoměrně zrychleným přímočarým pohybem, kde pro rychlost platí v = at. Došlo pouze ke změně písmenka pro zrychlení. Při volném pádu padají tělesa vždy s tíhovým zrychlením.
Pro dráhu volného pádu pak analogicky dostaneme
s = 1/2 ∙ gt2
protože pro obecně rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb s nulovou počáteční rychlostí platí s = 1/2 ∙ at2.
Otázka: S jakým zrychlením se pohybuje těleso, které jsme vyhodili směrem vzhůru?
Těleso se pohybuje v homogenním gravitačním poli Země, a pokud zanedbáme odpor vzduchu, působí na něj pouze gravitační síla. To, že letí nahoru, je kvůli setrvačnosti.
Těleso se tedy pohybuje pouze s tíhovým zrychlením, které působí proti směru pohybu, proto těleso zpomaluje.
Hovorově můžeme říci, že se pohybuje s tíhovým „zpomalením”.
(„Zpomalení” – zrychlení, které působí proti směru pohybu.)
Stáhnout jako PDF [127 kB]
∇ nabla 2010–2023. Fyzika optimalizovaná pro lidi.