Как найти скорость падения

Скорость падения тела в воздухе, в отличие от безвоздушного пространства, зависит не только от начальной скорости, высоты и ускорения свободного падения, но и от сопротивления воздуха. Поскольку влияние последнего зависит от формы тела и с трудом поддается математическому учету, наиболее рационально измерить эту скорость непосредственно.

Вам понадобится

• - компьютер со звуковой картой;
• - две солнечные батареи от калькуляторов;
• - линейка;
• - строительный уровень;
• - осветительный прибор.

Инструкция

1. Подключите одну солнечную батарею от калькулятора (более крупные использовать нельзя) к левому каналу линейного входа звуковой карты, а другую - к правому. Учтите, что у некоторых звуковых карт стереофоническим является только выход, а вход - монофонический, и на нем, к тому же, присутствует напряжение питания микрофона. Тогда соедините солнечные батареи последовательно, соблюдая полярность, нагрузите резистором на 100 кОм и подключите к этому входу через конденсатор на 0,1 мкФ - он не пропустит к ним постоянную составляющую.
2. Установите на компьютер программу Audacity. Расположите солнечные батареи у поверхности строго вертикально (используя строительный уровень) на таком расстоянии друг от друга, чтобы оно было примерно вдвое меньше диаметра падающего тела. Направьте на них осветитель с расстояния около метра. Запустите программу. В режиме записи убедитесь в том, что при резком закрывании и открывании солнечных батарей на осциллограмме появляются заметные возмущения.
3. Включите в программе Audacity режим записи. Сбросьте тело вниз таким образом, чтобы оно вначале перекрыло одну солнечную батарею, а затем - обе.
4. Остановите запись. На осциллограмме (или двух осциллограммах, если звуковая карта оборудована стереофоническим входом), используя встроенную в программу шкалу, измерьте промежуток времени между пиками возмущений. Он будет выражен в секундах.
5. Линейкой точно измерьте расстояние между солнечными батареями. Переведите его из сантиметров в метры. Поделите это расстояние на промежуток времени, измеренный при помощи программы Audacity, и вы получите скорость падения непосредственно перед касанием телом поверхности. Она будет выражена в метрах в секунду. При необходимости переведите ее в другие единицы, например, километры в час (1 км/ч = 0,2(7) м/с). Попробуйте сравнить эту скорость с рассчитанной по формуле V=sqrt(2hg), где V - скорость, м/с, h - высота, м, g - ускорение свободного падения, 9,822 м/с². Чем меньше окажется измеренная скорость по сравнению с расчетной, тем больше влияние сопротивления воздуха.