ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

1. ΑΘΑΝΑΣΑΚΗΣ ΙΩΑΝΗΣ
ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ
ΕΡΩΤΗΣΗ:
Κατά την γνώμη σας τί εννοούμε όταν
λέμε ελεύθερη πτώση;
Κάποιοι μαθητές ισχυρίζονται ότι ελεύθερη
πτώση είναι η κίνηση που κάνει ένα σώμα
καθώς πέφτει π.χ. αν αφήσουμε μια πέτρα ή
ένα χαρτί από κάποιο ύψος, η πτώση ενός
αλεξιπτωτιστή ή πτώση που κάνει κάποιος στο
bungee jumping. Ποια η δικιά σας άποψη;

2. ΈΝΑ ΠΑΝΑΡΧΑΙΟ ΕΡΩΤΗΜΑ
Αν από το ίδιο ύψος αφήσουμε δύο
σώματα διαφορετικού βάρους, ( π.χ.
ένα φτερό και ένα πορτοκάλι )
ποιο θα φτάσει πρώτο στο έδαφος, το
βαρύ ή το ελαφρύ; Ποια είναι η δικιά
σας άποψη;
Αν ρωτούσαμε τον Αριστοτέλη τι θα απαντούσε;
Σύμφωνα με τον Αριστοτέλη το πορτοκάλι θα φτάσει πρώτο στο έδαφος
γιατί είναι βαρύτερο άρα περιέχει περισσότερο στοιχείο “γη” επομένως
βιάζεται να συναντήσει την φυσική του θέση που είναι το έδαφος.
Πως σχολιάζετε αυτή τη άποψη;

3. ΕΡΩΤΗΣΗ:
Έχουμε δυο κόλλες χαρτί (π.χ. δυο σελίδες Α4 εκτύπωσης. Η μια
ατσαλάκωτη και η δεύτερη τσαλακωμένη σε μορφή μπάλας.
1) Ποια από τις δύο έχει μεγαλύτερο βάρος;
2) Αν της αφήσουμε ελεύθερες από το ίδιο ύψος ποια θα φτάσει
πρώτη στο έδαφος;
ΑΠΟΡΙΑ:
Αφού έχουν ίδια μάζα γιατί το τσαλακωμένο
χαρτί σε σχήμα μπάλας πέφτει πρώτο;
Μήπως ο χρόνος πτώσεις είναι ανεξάρτητος της
μάζας και του βάρους ενός σώματος;

4. ΓΑΛΙΛΑΙΟΣ:
Τον 16ο αιώνα ο Γαλιλαίος αμφισβήτησε την
άποψη του Αριστοτέλη και διατύπωσε την
άποψη ότι «όλα τα σώματα ανεξαρτήτου
βάρους και μάζας αν αφεθούν από κάποιο
ύψος χωρίς να υπάρχει η αντίσταση από τον
αέρα (άρα σε κενό) θα χρειαστούν τον ίδιο
χρόνο για να φτάσουν στο έδαφος».
ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΠΤΩΣΗΣ
Ελεύθερη πτώση είναι η κίνηση που εκτελεί ένα σώμα ,
αρχικά ακίνητο , όταν ασκείται σε αυτό μόνο το βάρος
του.

5. ΈΝΑ ΕΝΔΕΙΑΦΕΡΟΝ ΒΙΝΤΕΟ
Ο Dave Scott στη αποστολή Apollo 15 ρίχνει ένα σφυρί και ένα φτερό στην επιφάνεια της
Σελήνης με στόχο να επιβεβαιώσει το νόμο της ελεύθερης πτώσης.
Ο Γαλιλαίος είχε δίκιο.... όλα τα σώματα όταν αφεθούν από κάποιο ύψος να πέσουν ελεύθερα,
φτάνουν στο έδαφος ταυτόχρονα. Δείτε πως επιβεβαιώνεται αυτό στη Σελήνη όπου δεν υπάρχει
αέρας και επομένως τα σώματα εκτελούν πραγματικά ελεύθερη πτώση.

6. Πότε μια πτώση στον αέρα μπορούμε να την θεωρήσουμε με καλή
προσέγγιση ελεύθερη πτώση;
w
w
Fαερα
Fαερα
Αν το βάρος ενός σώματος είναι πολύ
μεγαλύτερο της αντίστασης του αέρα όπως στο
πορτοκάλι, τότε με καλή προσέγγιση μπορούμε
να θεωρήσουμε την πτώση του ελεύθερη
πτώση. Κάτι που δεν συμβαίνει στο φτερό.

7. ΤΙ ΚΙΝΗΣΗ ΕΊΝΑΙ Η ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ;
Τρέχοντας την παρακάτω προσομοίωση, από την
μορφή των γραφικών παραστάσεων U-t και y-t
διαπιστώνουμε ότι η κίνηση είναι ευθύγραμμη
ομαλά επιταχυνόμενη.
ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗΝ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ:
Αφού όλα τα σώματα ανεξάρτητα από τη μάζα τους διανύουν το
ίδιο ύψος στον ίδιο χρόνο θα έχουν την ίδια επιτάχυνση η οποία
συμβολίζεται με g και ονομάζεται επιτάχυνση της βαρύτητας.

8. ΠΩΣ ΜΕΤΑΒΑΛΕΤΑΙ Η ΤΙΜΗ ΤΟΥ g

9. ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΠΤΩΣΗΣ
1. Εξίσωση ταχύτητας: U  g t
1
2. Εξίσωση διαστήματος: 2
s  gt
2
s
0  o U
U
H
1. Στον ίδιο τόπο, σε κενό αέρος, όλα τα σώματα
πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση.
2. Η ελεύθερη πτώση είναι μία κίνηση
ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη.
Στην περιοχή που ζούμε η επιτάχυνση της πτώσης -
επιτάχυνση της βαρύτητας - είναι ίση με 9,81m/s2.
Τη συμβολίζουμε με το γράμμα g .

10. ΕΦΑΡΜΟΓΗ:
Με την βοήθεια των νόμων της ελεύθερης πτώσεις
μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο αντίδρασης
ενός ατόμου. Δηλ. το χρόνο που μεσολαβεί από την
στιγμή που κάποιος βλέπει ή ακούει ένα ερέθισμα
μέχρι τη στιγμή που ανταποκρίνεται στο ερέθισμα
αυτό.
Ο ένας μαθητής κρατά το χάρακα όπως φαίνεται
στο σχήμα, και ο άλλος κλείνει τα δάχτυλά του μόλις
ο πρώτος τον αφήσει. Ο αριθμός των cm του χάρακα
που περνά ανάμεσα στα δάχτυλα εξαρτάται από το
χρόνο αντίδρασης.
Μπορούμε να τον υπολογίσουμε σε sec από την
εξίσωση s=1/2gt2. Λύνοντας ως προς t.
g=981 cm/s2
s τα cm του χάρακα μέσα στην παλάμη.
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ
Στην βιβλιογραφία αναφέρεται ότι μέσος όρος αντίδρασης για οπτικό ερέθισμα είναι
190ms ενώ για ακουστικό ερέθισμα 160ms.
Ποιος είναι ο δικός σου χρόνος;