Spadek swobodny

Ruch pod wpływem grawitacji

Liceum 1 ~12 min

Spadek swobodny to szczególny przypadek ruchu jednostajnie przyspieszonego. Przyspieszenie nadaje siła grawitacji, a jego wartość nazywamy przyspieszeniem ziemskim.

Czym jest spadek swobodny?

Spadek swobodny
To ruch ciała spadającego swobodnie pod wpływem siły grawitacji, bez prędkości początkowej (\( v_0 = 0 \)), przy pominięciu oporu powietrza.
\( g \approx 10 \frac{\text{m}}{\text{s}^2} \)
Przyspieszenie ziemskie (grawitacyjne) przy powierzchni Ziemi.
Dokładniej: \( g = 9{,}81 \frac{\text{m}}{\text{s}^2} \)
🌍 Co oznacza \( g = 10 \frac{\text{m}}{\text{s}^2} \)?

Prędkość spadającego ciała zwiększa się o 10 m/s w każdej sekundzie:
• Po 1 s: \( v = 10 \frac{\text{m}}{\text{s}} \) (36 km/h)
• Po 2 s: \( v = 20 \frac{\text{m}}{\text{s}} \) (72 km/h)
• Po 3 s: \( v = 30 \frac{\text{m}}{\text{s}} \) (108 km/h)

Wzory spadku swobodnego

Prędkość
\( v = gt \)
Prędkość rośnie liniowo z czasem
Wysokość
\( h = \frac{1}{2}gt^2 \)
Droga rośnie proporcjonalnie do \( t^2 \)
Bez czasu
\( v^2 = 2gh \)
Gdy nie znamy czasu spadania
🔬 Eksperyment Galileusza

Czy cięższe ciała spadają szybciej? NIE! W próżni wszystkie ciała spadają z takim samym przyspieszeniem, niezależnie od masy. Piórko i kula ołowiana w próżni spadają jednocześnie!

Jak szybko spada ciało?

Czas [s]Prędkość [m/s]Wysokość [m]
000
1105
22020
33045
44080
550125

Przykłady obliczeniowe

Przykład: Czas spadania

Treść: Kamień upuszczono z wysokości 80 m. Jak długo spadał?

Rozwiązanie:

\( h = \frac{1}{2}gt^2 \) → \( 80 = 5t^2 \) → \( t^2 = 16 \) → \( t = 4 \text{ s} \)
🎯 Postęp lekcji
0 / 3

📝 Sprawdź wiedzę

Zadanie 1 Kamień upuszczono ze spoczynku. Jaką prędkość osiągnie po 3 sekundach spadania? Do rozwiązania
💡 Rozwiązanie
\( v = gt = 10 \cdot 3 = 30 \frac{\text{m}}{\text{s}} \)
Zadanie 2 Jaką drogę pokona swobodnie spadające ciało w ciągu 2 sekund? Do rozwiązania
💡 Rozwiązanie
\( h = \frac{1}{2}gt^2 = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 2^2 = 5 \cdot 4 = 20 \text{ m} \)
Zadanie 3 Ciało spadło swobodnie z wieży wysokości 45 m. Ile czasu trwał spadek? Do rozwiązania
💡 Rozwiązanie
\( h = \frac{1}{2}gt^2 \) → \( 45 = 5t^2 \) → \( t^2 = 9 \) → \( t = 3 \text{ s} \)

Gotowe? Idź dalej!

W następnej lekcji poznasz rzut pionowy – wyrzucanie ciała w górę.

Następna lekcja: Rzut pionowy