آشناترین مثال برای حرکت با شتاب ثابت

[parisa]

آشناترین مثال برای حرکت با شتاب ثابت

جسمی که تحت تأثیر ربایش گرانشی زمین سقوط می‌کند آشناترین مثال برای حرکت با شتاب (تقریباً) ثابت است. چنین حرکتی از زمان‌های کهن توجه فیلسوفان و دانشمندان را به خود معطوف داشته است. ارسطو در سده‌ی چهارم پیش از میلاد مسیح (به اشتباه) فکر می‌کرد که جسم‌های سنگین به تناسب وزنشان سریع‌تر از جسم‌های سبک سقوط می‌کنند. نوزده قرن بعد گالیله استدلال کرد که جسم باید با شتابی به طرف پایین که ثابت و مستقل از وزن آن است سقوط کند.

آزمایش نشان می‌دهد که اگر بتوان اثرهای هوا را نادیده گرفت گالیله درست می‌گوید ؛ همه‌ی جسم‌ها در یک مکان خاص بدون توجه به اندازه یا وزن آن‌ها ، با شتاب به طرف پایین یکسانی سقوط می‌کنند. اگر علاوه بر این مسافت سقوط در مقایسه با شعاع زمین کوچک باشد و اگر اثرهای کوچک ناشی از چرخش زمین را نادیده بگیریم ، این شتاب ثابت است. حرکت آرمانی‌ای که با این فرض‌ها نتیجه می‌شود ، با آن که علاوه بر سقوط شامل بالا رفتن نیز می‌شود ، سقوط آزاد خوانده می‌شود.

این یک تصور نادرست متداول است که حرکت سقوط آزاد ، در بالاترین نقطه سرعت صفر و شتاب هم صفر است. اگر این طور می‌بود هنگامی که توپ به بالاترین نقطه می‌رسد باید همان‌جا در میان هوا معلق بماند. به یاد بیاورید که شتاب آهنگ تغییر سرعت است. اگر در بالاترین نقطه شتاب صفر می‌بود ، سرعت توپ دیگر تغییری نمی‌کرد و هنگامی که توپ در آن نقطه به طور لحظه‌ای به حال سکون درمی‌آمد می‌باید برای همیشه در حال سکون بماند.