Номер 1, страница 102 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

1. При каких условиях падение тел в воздухе можно считать свободным?

1. При каких условиях падение тел в воздухе можно считать свободным?

Свободное падение в физике — это движение тела, на которое действует только сила тяжести. Однако при падении в воздухе на тело также действует сила сопротивления воздуха, направленная в сторону, противоположную движению. Поэтому, строго говоря, падение в воздухе не является свободным.

Тем не менее, падение тела в воздухе можно считать свободным, если сила сопротивления воздуха $F_{сопр}$ пренебрежимо мала по сравнению с силой тяжести $F_{тяж}$, действующей на тело. Математически это условие можно записать как:

$F_{сопр} \ll F_{тяж}$

Сила сопротивления воздуха зависит от нескольких факторов, включая скорость тела, его форму, размеры (площадь поперечного сечения) и плотность воздуха. Сила тяжести определяется только массой тела ($F_{тяж} = mg$). Таким образом, можно выделить следующие условия, при которых влиянием воздуха можно пренебречь:

• Тело имеет большую плотность и массу при относительно небольших размерах. Например, падение металлического шарика будет гораздо ближе к свободному, чем падение пера или листа бумаги той же массы. У шарика сила тяжести значительно превышает силу сопротивления.
• Скорость тела невелика. Сила сопротивления воздуха сильно возрастает с увеличением скорости. Поэтому в самом начале падения, когда скорость близка к нулю, движение любого тела очень близко к свободному. Это также означает, что падение с небольшой высоты можно считать свободным, так как тело не успевает развить значительную скорость.
• Тело имеет обтекаемую (аэродинамическую) форму. Гладкие и обтекаемые тела создают меньшее сопротивление, чем плоские или имеющие неправильную форму.
• Плотность воздуха низкая. Например, на большой высоте, где воздух разрежен, сила сопротивления будет меньше. В предельном случае, в вакууме, сопротивление воздуха равно нулю, и падение любого тела является абсолютно свободным.

Ответ: Падение тел в воздухе можно считать свободным, если сила сопротивления воздуха пренебрежимо мала по сравнению с силой тяжести. Это условие выполняется для плотных, тяжелых тел небольшого размера, имеющих обтекаемую форму, при их движении с небольшой скоростью (например, при падении с малой высоты).