Come trovare la velocità di un oggetto in caduta

Vicino alla superficie terrestre, un oggetto in caduta subisce un'accelerazione costante verso il basso di circa 9,81 ms-2. Se assumiamo che la resistenza all'aria sia trascurabile, possiamo usare le equazioni del moto per un oggetto che avverte un'accelerazione costante per analizzare la cinematica della particella. Inoltre, per semplificare le cose, assumeremo che la particella si muova lungo una linea.

Quando si eseguono calcoli tipici di questo tipo, è importante definire una direzione positivo. Quindi, tutte le quantità vettoriali che puntano in questa direzione dovrebbero essere considerate positive mentre le quantità che puntano nella direzione opposta dovrebbero essere considerate negative.

Come trovare la velocità di un oggetto che cade, che è iniziato dal riposo

Per questo caso, abbiamo . Quindi, le nostre quattro equazioni del moto diventano:

Esempio

Una pietra viene fatta cadere dal Sydney Harbour Bridge, che si trova a 49 m sopra la superficie dell'acqua. Trova la velocità della pietra mentre colpisce l'acqua.

All'inizio, la velocità della pietra è 0. Prendendo il verso il basso direzione per essere positivo, abbiamo 49 m e  9,81 m s-2. Usando la quarta equazione sopra, quindi, abbiamo:  Signorina-1.

Come trovare la velocità di un oggetto che cade, che non ha avuto inizio dal riposo

Qui, le equazioni del moto si applicano come al solito.

Esempio

Una pietra viene lanciata verso il basso ad una velocità di 4,0 m s-1 dalla cima di un edificio di 5 m. Calcola la velocità della pietra mentre colpisce il terreno.

Qui, usiamo l'equazione . Poi, . Se prendiamo la direzione verso il basso per essere positivi, allora abbiamo  4,0 m s-1. e  9,81 m s-2. Sostituendo i valori, otteniamo:  Signorina-1.

Esempio

Una pietra viene lanciata verso l'alto ad una velocità di 4,0 m s-1 dalla cima di un edificio di 5 m. Calcola la velocità della pietra mentre colpisce il terreno.

Qui, le quantità sono uguali a quelle dell'esempio precedente. Lo spostamento del corpo è ancora 5 m s-1 verso il basso, poiché le posizioni iniziale e finale della pietra sono le stesse di quelle dell'esempio precedente. L'unica differenza qui è che la velocità iniziale della pietra è in su. Se prendiamo la direzione verso il basso per essere positivi, allora avremmo  -4 m s-1. Tuttavia, per questo caso particolare, da allora , la risposta dovrebbe essere la stessa di prima, perché quadratura dà lo stesso risultato della squadratura .

Esempio

Una palla è lanciata verso l'alto ad una velocità di 5,3 m-1. Trova la velocità della palla 0,10 s dopo che è stata lanciata.

Qui, prenderemo la direzione verso l'alto per essere positivi. Poi,  5,3 m s-1. L'accelerazione   è verso il basso, quindi  -9,81 m s-2 E tempo  0,10 s. Prendendo l'equazione , noi abbiamo  4,3 m s-1. Poiché otteniamo una risposta positiva, significa che la palla sta ancora viaggiando verso l'alto.

Proviamo ora a trovare la velocità della palla a 0.70 s dopo che è stata lanciata. Ora abbiamo:  -1,6 m s-1. Si noti che la risposta è negativa. Ciò significa che la palla ha raggiunto la cima e ora si sta abbassando.