السقوط الحر للأجسام

إننا نعلم ان قطعة الرخام أو الريشة أو قطعة من منديل الوجه الورقي تسقط كلها بطرق مختلفة ، والسبب في ذلك أن سقوط هذه الأجسام ليس سقوطاً حراً. فأثناء سقوط الريشة سوف يسبب احتكاكها مع الهواء إعاقتها عن السقوط؛ ذلك أن قوة الاحتكاك تتوازن تقريباً مع شد الجاذبية الأرضية لها، ومن ثم لن يكون سقوط الريشة حراً بالتأكيد. والمثل فإن قطعة منديل الوجه الورقي تسقط ببطء بسبب تأثيرات الهواء عليها. أما قطعة الرخام فيكون شد الجاذبية الأرضية لها أكبر كثيراً من احتكاكها بالهواء الذي يعيق حركتها لأن وزنها كبير جداً بالنسبة لوزن كل من الريشة وقطعة منديل الوجه الورقي. وهكذا يمكننا القول أن قطعة الرخام تسقط سقوطاً حرا، طالماً لم يكن معدل حركتها كبيراً جداً إلى درجة تؤدي إلى زيادة قوة الاحتكاك مع الهواء إلى قيمة كبيرة جداً.

من السهولة بمكان تحليل حركة سقوط الأجسام التي لا تقع تحت تأثير أي قوى كبير خلاف شد الجاذبية الأرضية. وتبين التجربة أن الاجسام تسقط (تجاه الأرض) بعجلة رأسية إلى أسفل مقدارها 9.80 m/s² تسمى عجلة الجاذبية الأرضية ويرمز لها بالحرف g. هذا وتختلف قيمة g اختلافاً طفيفاً من مكان إلى آخر على الأرض كما هو موضح بالجدول 1)).

الجدول (1)

مهم جدا ملاحظة الحقائق الآتية: أولاً ، إذا اخترت الاتجاه إلى أعلى موجباً فإن عجلة الجاذبية تكون – 9.8 m/s² لأن اتجاهها إلى أسفل ومن المهم دائماً مراعاة صحة الإشارة الجبرية لكل من الإزاحة والسرعة والعجلة لأنها تدلنا على اتجاه هذه الكميات. ثانياً ، حيث ان العجلة ثابتة (9.8 m/s² رأسياً إلى أسفل) فإن الحركة تحت تأثير الجاذبية الأرضية تكون حركة ذات عجلة منتظمة تنطبق عليها معادلاتنا الخمس للحركة ، ولكننا سنستعمل  y بدلاً من x في هذه المعادلات لتوضيح الطبيعة الرأسية للحركة.