2.3 Gerakan Jatuh Bebas — Nota JomSkor

Gerakan jatuh bebas berlaku apabila pergerakan objek dipengaruhi oleh daya graviti sahaja, tanpa rintangan udara. Semua objek jatuh dengan pecutan graviti, g yang sama (9.81 m s^-2 di Bumi) tanpa rintangan udara, walaupun jisim berbeza. Nilai g boleh ditentukan secara eksperimen menggunakan sistem photogate, dan persamaan gerakan linear (v = u + gt, s = ut + setengah gt kuasa dua, v kuasa dua = u kuasa dua + 2gs) digunakan untuk menyelesaikan masalah objek yang dilontar ke atas atau dilepaskan ke bawah.

Fizik · Tingkatan 4

Jatuh bebas

objek hanya dipengaruhi daya graviti, tanpa rintangan udara atau geseran

Konsep penting

Semua objek (tanpa mengira jisim) jatuh dengan pecutan graviti yang sama dalam keadaan vakum (Galileo Galilei)

Konsep penting

Pecutan graviti purata, g = 9.81 m s^-2; nilai g berbeza mengikut lokasi: g di Khatulistiwa = 9.78 m s^-2, g di kutub = 9.83 m s^-2 (Bumi bukan sfera sempurna)

Eksperimen photogate

g = 2h/(t2 kuasa dua - t1 kuasa dua), dengan h = jarak pemisahan photogate

Andaian arah

pergerakan ke atas = positif, ke bawah = negatif (atau sebaliknya mengikut konvensyen soalan) — g sentiasa bertindak ke bawah

Persamaan gerakan linear yang relevan

v = u + gt, s = ut + 0.5gt kuasa dua, v kuasa dua = u kuasa dua + 2gs

Contoh soalan

Amirah melontar bola ke atas dengan halaju awal 10 m/s. Hitungkan (a) masa untuk capai ketinggian maksimum, (b) ketinggian maksimum. [g = 9.81 m/s^2]

(a) v = u + gt -> 0 = 10 - 9.81t -> t = 1.02 s. (b) v^2 = u^2 + 2gs -> 0 = 10^2 + 2(-9.81)s -> s = 100/19.62 = 5.10 m

Tersilap tanda g (positif/negatif) — apabila objek bergerak ke atas dan g diandaikan negatif (bertentangan arah), pastikan konsisten sepanjang penyelesaian
Mengambil kira jawapan masa yang negatif (t = -1.43 s) sebagai jawapan sah — masa fizikal mesti positif, abaikan punca negatif
Beranggap bola plastik dan bola keluli jatuh pada kelajuan berbeza di udara biasa adalah disebabkan jisim — sebenarnya disebabkan rintangan udara yang berbeza (luas permukaan/bentuk), bukan jisim semata-mata
Tidak menyatakan g = 9.81 m s^-2 yang diberi dalam soalan sebelum mengganti ke rumus

Tetapkan konvensyen arah (atas/bawah = positif/negatif) di awal penyelesaian dan kekalkan sepanjang jawapan
Apabila soalan melibatkan masa untuk kembali ke aras asal, gunakan simetri — masa naik = masa turun, jadi jumlah masa = 2 x masa ke ketinggian maksimum
Untuk eksperimen photogate, langkah berjaga-jaga biasa: pastikan bola jatuh tepat melalui kedua-dua photogate dan ulang bacaan untuk mengurangkan ralat rawak

Jatuh bebas
Pecutan graviti, g
Vakum
Photogate