Rënia e lirë

Rënia e lire e trupave është lëvizja e atyre trupave që kryhet vetëm nen veprimin e forcës tërheqëse te Tokës (Forca e rëndesës).

Rënia e lirë e një molle

Për te studiuar këtë rënie te trupave, ne vitin 1589 shkencëtari italian Galileo Galilei lëshoi nga kulla e larte e Pizës, njëkohësisht dy sfera te njëjta, por me masa te ndryshme. Shpejtësia fillestare e tyre ishte 0 m/s. Ai vuri re se sferat binin në të njëjtën kohe ne toke, pavarësisht nga masa e tyre. Si përfundim ai tha se, gjatë rënies së lirë, te gjithë trupat lëvizin me te njëjtin nxitim, atë te rënies së lirë qe shënohet me marrëveshje me shkronjën g. Pra rënia e lirë është një lëvizje njëtrajtësisht e ndryshuar ( e përshpejtuar ose e ngadalësuar ) ku nxitimi është gjithmonë 9,8 m/s².

Kur trupi hidhet prej lartësisë se caktuar poshtë ai e ka g=9,8 m/s². Ne te kundërt, lëvizja nga poshtë-sipër g=-9,8 m/s². Gjithashtu kemi edhe formulat e caktuara për rënien e lire:

• $v=v_{0}\pm g\cdot t$ (shenja + nëse është rënie, merret shenja - nëse është ngjitje)
• $h=h_{0}+v_{0}t\pm {\frac {gt^{2}}{2}}$ (shenja + nëse është rënie, merret shenja - nëse është ngjitje dhe $h_{0}$ = 0 për hedhjen nga toka)

Në fizikë, rënia e lirë është çdo lëvizje e një trupi ku graviteti është forca e vetme që vepron mbi të. Në kontekstin e relativitetit të përgjithshëm, ku gravitacioni zvogëlohet në një lakim hapësirë-kohë, një trup në rënie të lirë nuk ka forcë që të veprojë mbi të.

Një objekt në kuptimin teknik të termit "rënie e lirë" jo domosdoshmërisht mund të bjerë poshtë në kuptimin e zakonshëm të termit. Një objekt që lëviz lart normalisht nuk do të konsiderohet të jetë në rënie, por nëse i nënshtrohet vetëm forcës së gravitetit, thuhet se është në rënie të lirë. Hëna është kështu në rënie të lirë.

Në një fushë gravitacionale të njëtrajtshme, në mungesë të ndonjë forme tjetër, graviteti vepron në çdo pjesë të trupit në mënyrë të barabartë dhe kjo është pesha, një kusht që ndodh edhe kur fusha gravitacionale është zero (si kur larg nga çdo trup gravitues) .

Termi "rënie e lirë" përdoret shpesh më lirshëm sesa në kuptimin e saktë të përcaktuar më sipër. Kështu, duke rënë në një atmosferë pa një parashutë të vendosur, ose pajisje heqëse, gjithashtu shpesh quhet rënie e lirë. Forcat e zhvendosjes aerodinamike në situata të tilla i pengojnë ata të prodhojnë peshë të plotë, dhe kështu një "rënie e lirë" e parashutistit pas arritjes së shpejtësisë përfundimtare (ang. terminal), prodhon ndjesinë e peshës së trupit duke u mbështetur në një jastëk ajri.

Historia

Në botën perëndimore para shekullit të 16-të, supozohet në përgjithësi se shpejtësia e një trupi në rënie do të ishte proporcional me peshën e tij - pra, një objekt prej 10 kg pritet të bjerë dhjetë herë më shpejt se një objekt tjetër identik prej 1 kg i njëjti medium. Filozofi i lashtë grek Aristoteli (384-322 pes) diskutoi rreth objekteve të rënies në Fizikë (Libri VII), që ndoshta ishte libri i parë mbi mekanikën.

Shkencëtari italian Galileo Galilei (1564-1642) i nënshtroi teoritë aristoteliane për eksperimentim dhe vëzhgim të kujdesshëm. Më pas, ai kombinoi rezultatet e këtyre eksperimenteve me analiza matematikore në një mënyrë të pashembullt.

Sipas një përrallë që mund të jetë apokrif, në vitet 1589-92 Galileo hodhi dy objekte me masë të pabarabartë nga Kulla Kthese e Pizës. Duke pasur parasysh shpejtësinë në të cilën një rënie e tillë do të ndodhte, është e dyshimtë që Galileo mund të ketë nxjerrë shumë informacione nga ky eksperiment. Shumica e vëzhgimeve të tij mbi trupat në rënie ishin me të vërtetë të trupave që rrokulliset poshtë. Kjo ngadalësoi gjërat deri në pikën ku ai ishte në gjendje të matte intervalet kohore me orën e ujit dhe pulsin e tij (nuk janë zbuluar ende kronometrat). Këtë e përsëriti "njëqind herë të plotë" derisa ai të arrinte "një saktësi të tillë që devijimi mes dy vëzhgimeve të mos e tejkaloi kurrë një të dhjetën e një rrahjeje të pulsit". Në vitin 1589-92, Galileo shkroi De Motu Antiquiora, një dorëshkrim të pabotuar mbi lëvizjen e trupave që bien.

Shembuj

Shembuj të objekteve në rënie të lirë përfshijnë:

-Një anije kozmike (në hapësirë) me shtytje jashtë (p.sh. në një orbitë të vazhdueshme, ose në një trajektore suborbitale (balistikë) që shkon për disa minuta dhe pastaj zbret).

-Një objekt rënë në majë të një tubi rënieje.

-Një objekt i hedhur lart ose një person që hidhet jashtë terrenit me shpejtësi të ulët (dmth. Përderisa rezistenca e ajrit është e papërfillshme në krahasim me peshën).

Teknikisht, një objekt është në rënie të lirë madje edhe kur lëviz lart ose menjëherë në pushim në krye të lëvizjes së tij. Nëse graviteti është e vetmja ndikim që vepron, atëherë përshpejtimi është gjithmonë në rënie dhe ka të njëjtën madhësi për të gjitha trupat, zakonisht të shquara.

Meqë të gjitha objektet bien në të njëjtën shkallë në mungesë të forcave të tjera, objektet dhe njerëzit do të përjetojnë mungesë peshe në këto situata.

Shembuj të objekteve që nuk janë në rënie të lirë:

-Fluturimi në një avion: ekziston edhe një forcë shtesë e ngritjes.

-Qëndrimi në tokë: forca gravitacionale kundërshtohet nga forca normale nga toka.

-Duke zbritur në Tokë duke përdorur një parashutë, e cila balancon forcën e gravitetit me një forcë lëvizëse aerodinamike (dhe me disa parashutë, një forcë shtytëse shtesë).

Shembulli i një skydivers në rënie i cili ende nuk ka vendosur një parashutë nuk konsiderohet rënie e lirë nga një perspektivë fizike, pasi ai përjeton një forcë tërheqëse që barazohet me peshën e tij sapo të ketë arritur shpejtësinë e terminalit. Megjithatë, termi "fluturim i lirë" është përdorur zakonisht për të përshkruar këtë rast në fjalimin e përditshëm.

Pranë sipërfaqes së Tokës, një objekt në rënie të lirë në një vakum do të përshpejtohet në rreth 9.8 m / s2, pavarësisht nga masa e saj. Me rezistencën e ajrit duke vepruar në një objekt që ka rënë, objekti përfundimisht do të arrijë një shpejtësi terminale, e cila është rreth 53 m / s (195 km / h ose 122 mph) për një skydiver njerëzor. Shpejtësia e terminalit varet nga shumë faktorë duke përfshirë masën, koeficientin e zhvendosjes dhe sipërfaqen relative të sipërfaqes dhe do të arrihet vetëm nëse rënia është nga lartësia e mjaftueshme. Një parashutist tipik në një pozitë të përhapur-shqiponjë do të arrijë shpejtësinë e terminalit pas rreth 12 sekondave, gjatë së cilës kohë ai do të ketë rënë rreth 450 metra (1 500 ft).

Rënia e lirë u demonstrua në hënë nga astronauti David Scott më 2 gusht 1971. Ai lëshoi ​​njëkohësisht një çekiç dhe një pendë nga lartësia e njëjtë mbi sipërfaqen e hënës. Çekiçi dhe pendë ranë në të njëjtën ritëm dhe goditën tokën në të njëjtën kohë. Kjo demonstroi zbulimin e Galileos se, në mungesë të rezistencës ndaj ajrit, të gjitha objektet përjetojnë të njëjtin përshpejtim për shkak të gravitetit.

(Në Hënë, përshpejtimi gravitacional është shumë më i vogël se në Tokë, rreth 1.63 m / s2.)