自由落体计算器

如果已知高度，此自由落体计算器可确定物体垂直坠落到地球或其他行星的速度和坠落时间。不考虑空气摩擦。如果已知速度，计算器还可以计算坠落高度和时间；如果已知时间，计算器还可以计算撞击速度和高度。

s

请输入g或选择一个行星，然后在相应的框中输入h、t或v三个值之一，选择英制或公制单位，然后单击或点击计算按钮。将计算另外两个值。

自由落体是人类历史上对科学最大的误解之一：亚里士多德断言，物体下落的速度与其质量成正比，几个世纪以来，他的这一观点阻碍了科学家发展正确的自由落体理论。
直到 16 世纪，关于这个问题的第一次实验才开始推翻这一错误信念，伟大科学家伽利略的重大贡献，即他著名的比萨斜塔实验，解决了自由落体的问题。

自由落体的定义和公式

在经典力学中，物体在重力作用下自由移动的状态称为自由落体。如果物体穿过大气层，就会受到额外的阻力，其运动不仅取决于重力加速度，还取决于其质量、横截面积和其他因素。然而，对于在真空中下落的物体，重力是作用于它的唯一力量。


自由落体的例子有绕地球运行的宇宙飞船和卫星，因为地球引力是作用在它们身上的唯一力量。绕太阳运行的行星也处于自由落体状态。低速坠落地面的物体可视为自由落体，因为在这种情况下空气阻力可以忽略不计。如果重力是作用于各种物体的唯一影响因素，并且没有空气阻力，则所有物体的加速度都相同，等于地球表面的重力加速度 9.8 米每平方秒 (m/s²) 或 32.2 英尺每平方秒 (ft/s²)。在其他行星和天体表面，重力加速度有所不同。


我们已经看到物体在不断加速度运动。加速度几乎恒定的物体的一个例子是在地球引力影响下自由落体的物体。自由落体计算器将帮助您快速轻松地计算自由落体速度和距离。

当物体经历自由落体时，物体的速度在下落时以恒定速率增加。我们可以使用下面提到的方程式来计算这个速度。

如果空气阻力或摩擦力等其他外力不作用于它们，则所有物体都以相同的向下加速度向地球坠落，无论大小或重量如何。

如何使用自由落体计算器？

使用自由落体计算器，您可以根据输入值计算自由落体速度、自由落体初始速度、自由落体时间和自由落体高度。

自由落体速度

与计算恒定加速度粒子的最终速度类似，我们可以使用以下公式计算物体在自由落体中的最终速度。

自由落体计算器中的变量包括

初始速度 （v0） 粒子在 t0 处的速度

重力加速度 （g） 物体重力加速度

时间 （t） 物体自由落体的时间间隔

最终速度 （vt） 物体在当时自由落体时的最终速度 （t）。我们可以使用以下公式来计算它

v_t = v_0 + g*t

使用高度的自由落体速度

与计算恒定加速度粒子的最终速度类似，我们可以使用以下公式计算物体在自由落体中的最终速度。

自由落体计算器中的变量包括

初始速度 （v0） 粒子在 t0 处的速度

重力加速度 （g） 物体重力加速度

时间 （t） 物体自由落体的时间间隔

高度 （h） 物体下落一定时间后行进的距离 t

最终速度 （vt） 物体在时间 t 处自由落体的最终速度。我们可以使用以下公式来计算它

v_t = \sqrt{v_0^2 + 2gh}

自由落体距离或自由落体高度

我们可以通过输入初始速度的值和物体下落所需的时间来计算物体在自由落体中的下落距离或高度。我们可以使用以下公式来计算它

计算器中的变量包括

初始速度 （v0） 粒子在 t0 处的速度

重力加速度 （g） 物体重力加速度

时间 （t） 物体自由落体的时间间隔

高度 （h） 物体所覆盖的坠落高度或自由落体距离。

h = v_0 t + \normalsize \dfrac{1}{2}gt^2

什么是自由落体？

在重力作用下落向地球的物体被称为自由落体。

大约在公元前 4 世纪，亚里士多德认为较重的物体比较轻的物体下落得更快。但是，事实并非如此，后来被伽利略反驳了。他认为，一个物体会以恒定的加速度向地球坠落，而与它的重量无关。

羽毛的落下速度比球慢，因为空气阻力是与地球重力向下力相反的力。羽毛和空气之间的摩擦力更大，所以它们下落得很慢，球和空气之间的摩擦力较小，所以它们下落得更快。

自由落体中的物体可以作为物体在恒定加速度下运动的一个例子，因为我们可以将重力引起的加速度视为近似恒定的（重力确实随高度和地球上的位置而变化）。

自由落体速度是如何计算的？

自由落体速度是使用恒定加速度粒子的运动方程计算的。我们必须将加速度 （a） 替换为重力加速度 （g） 9.806 m/s^2。

自由落体速度由以下公式计算

v_t = v_0 + gt

哪里

v0 →物体的初始速度

g →重力加速度通常取为 9.806 m/s^2

t →物体在自由落体下的时间间隔

VT →时间 （t） 过去后的物体的最终速度。

如何使用高度计算自由落体速度？

我们可以使用以下公式使用距地球表面的高度来计算物体的自由落体速度

v_t = \sqrt{v_0^2 + 2g(x_t - x_0)}

哪里

v0 →物体的初始速度

g →重力加速度通常取为 9.806 m/s^2

x0 →物体坠落前的初始高度

xt →物体坠落后的最终高度

vt →物体在最终高度处的最终速度

如何计算自由落体距离？

我们可以使用以下公式计算自由落体距离或自由落体高度

h = v_0 t + \normalsize \dfrac{1}{2}gt^2

哪里

v0 →物体的初始速度

g →重力加速度，通常取为 9.806 m/s^2

t →物体处于自由落体状态的时间间隔。

上面的方程是从恒定加速度下的运动方程推导出来的。

x = x_0 + v_0t + \normalsize \dfrac{1}{2}at^2

哪里

x0 →初始位置

v0 →初始速度

→恒定加速度

t →粒子受到恒定加速度的时间间隔

在这里，我们不考虑初始位置，我们将加速度视为重力加速度，即 9.806 m/s^2

常见问题

物体何时会自由落体？

当一个物体在地球重力的影响下从特定高度坠落时，它被称为自由落体。当物体掉落或向上推进并且不受重力以外的其他力的影响时，就会发生这种情况。

物体在自由落体中的加速度是如何确定的？

物体在自由落体中的加速度由重力加速度决定，重力加速度约为地球表面的 9.8 m/s^2。该值随位置和高度或深度而变化，据说在两极也更大。

如何计算自由落体时下落的距离？

自由落体时下落的距离可以使用方程确定，v0 是初始速度，t 是时间，g 是重力加速度。

d = v_0t + \normalsize \dfrac{1}{2}gt^2

自由落体运动是否受到其他力的影响？

摩擦或空气阻力等因素可能会影响自由落体运动。这些力可能会改变物体的轨迹或减慢物体的速度。

空气阻力如何影响物体在自由落体中的运动？

空气阻力是在自由落体时减慢物体速度的相反力。空气阻力的相互作用因物体的形状而异。跳伞者使用降落伞来减慢下降速度并安全着陆。我们可以通过使形状更具空气动力学特性来最大限度地减少空气阻力。

自由落体运动的概念在日常生活中是如何使用的？

自由落体运动用于各种日常应用，例如为飞机设计安全着陆系统和计算流星向地球的轨迹。跳伞者还用它来计算他们坠落的时间以及他们必须展开降落伞的时间点。

重力加速度在地球上的不同位置是如何变化的？

重力引起的加速度不是恒定的，可以根据位置、高度或深度而变化。它在两极更强，在赤道上更弱（约少 0.18%）。