Ja ķermeni paceļ virs zemes un palaiž vaļā, tad vairs nav balsta reakcijas spēka, kas kompensē Zemes pievilkšanas spēka jeb smaguma spēka iedarbību, līdz ar to ķermenis iegūst paātrinājumu, kas vērsts Zemes centra virzienā (1. att.). To sauc par brīvās krišanas paātrinājumu g. Ja netiek ņemts vērā gaisa pretestības spēks un ķermenis ir pacelts augstumā h, kas ir maziņš salīdzinājumā ar Zemes rādiusu R, tad ķermeņa kustību var pieņemt par vienmērīgi paātrinātu kustību. Šādu kustību sauc par ķermeņa brīvo krišanu.
1.att. Palaižot vaļā noteiktā augstumā h paceltu ķermeni, Zemes gravitācijas spēks tam piešķir brīvās krišanas paātrinājumu h
Brīvās krišanas kustību apraksta ar vienmērīgi paātrinātas kustības likumiem (2. att.), vienīgi veiktais attālums tiek apzīmēts ar h, bet piešķirtais paātrinājums ir brīvās krišanas paātrinājums.
2.att. Brīvās krišanas kustība pa vertikāli pēc kinemātikas ir līdzīga vienmērīgi paātrinātai kustībai pa horizontāli. Vienīgi kustības paātrinājums tiek apzīmēts ar g, nevis ar a, un veiktais augstums ar h, nevis ar s.
Ja sākuma ātrums v0 = 0 , tad var rakstīt, ka h = gt2/2 (3. att.). Ja zina ķermeņa krišanas laiku t, tad, izmantojot šo formulu, var aprēķināt, no kāda augstuma ķermenis ir kritis. Tāpat spēkā ir arī ātruma noteikšanas sakarība v = g . t.
3.att. Krišanas augstums un laiks ir saistīti lielumi
Ja mēs apskatītu divu atšķirīgu masu un formu ķermeņu brīvo krišanu tilpumā, no kura ir izsūknēts gaiss, tad šie ķermeņi kristu pilnīgi vienādi (4. att. vai arī video), līdz ar to var secināt, ka šajā gadījumā brīvās krišanas paātrinājums visiem ķermeņiem ir vienāds. Tomēr ikdienā mēs novērojam, ka smagāki ķermeņi nereti sasniedz Zemi ātrāk nekā vieglāki. Tas ir tādēļ, ka Zemes atmosfērā uz ķermeņiem darbojas gaisa pretestības spēks, kas vieglus ķermeņus ietekmē vairāk.
4.att. Ja divi dažādas masas un formas ķermeņi krīt vidē, no kuras ir izsūknēts gaiss, tad šie ķermeņi krīt ar vienādu āturmu
Lai parādītu, ka divi ķermeņi krīt vienādi, ne vienmēr ir nepieciešams izsūknēt gaisu, jo, piemēram, Zemes pavadonim Mēnesim nav vērā ņemamas atmosfēras, līdz ar to tur nav gaisa, līdz ar to arī gaisa pretestības. “Apollo 15” misijas laikā viens no amerikāņu astronautiem pārbaudīja, vai spalva un āmurs uz Mēness krīt vienādi, un tas apstiprinājās.
Noskaties video, kā āmurs un spalva krīt uz Mēness!
Iepriekš tika minēts, ka krītoši ķermeņi uz Zemes sastopas ar gaisa pretestību, kas darbojas pretēji brīvās krišanas paātrinājuma virzienam. Gaisa pretestības spēka lielums ir atkarīgs no ķermeņa kustības ātruma: jo lielāks ātrums, jo lielāka gaisa pretestība. Līdz ar to ir brīdis, kad gaisa pretestības spēks sasniedz smaguma spēka lielumu un ķermeņa ātrums vairs nepieaug (5. att.).
5.att. Pēc grafika var redzēt, ka izpletņa lēcējs kustības laikā divas reizes sasniedz nemainīgu ātrumu, jo, pieaugot gaisa pretestības spēkam, tas pilnībā kompensē smaguma spēku
Apskaties cita veida materiālu par šo tēmu!