Κατακόρυφη Βολή
1. Θεωρία
Τι είναι η Κατακόρυφη Βολή προς τα Πάνω;
Κατακόρυφη βολή προς τα πάνω είναι η κίνηση ενός σώματος που:
- Εκτοξεύεται κατακόρυφα προς τα πάνω με αρχική ταχύτητα υ₀
- Κινείται υπό την επίδραση μόνο της βαρύτητας
- Επιβραδύνεται καθώς ανεβαίνει (η g είναι αντίθετη της κίνησης)
- Σταματά στιγμιαία στο μέγιστο ύψος (υ = 0)
- Πέφτει πίσω με ελεύθερη πτώση
Οι Δύο Φάσεις της Κίνησης
Κίνηση: Προς τα πάνω
Επιτάχυνση: α = -g (αντίθετη)
Ταχύτητα: Μειώνεται
Τέλος: υ = 0 στο h_max
Κίνηση: Προς τα κάτω
Επιτάχυνση: α = +g (ομόρροπη)
Ταχύτητα: Αυξάνεται
Τέλος: υ = υ₀ στο έδαφος
Στο μέγιστο ύψος: Η ταχύτητα μηδενίζεται (υ = 0), αλλά η επιτάχυνση παραμένει g = 10 m/s² (δεν μηδενίζεται ποτέ!).
Συμμετρία: Ο χρόνος ανόδου = χρόνος καθόδου. Η ταχύτητα επιστροφής = αρχική ταχύτητα.
2. Βασικοί Τύποι
Οι τύποι προκύπτουν από την ΕΟΜΚ με α = -g (αρνητική επιτάχυνση κατά την άνοδο):
1. Ταχύτητα σε χρόνο t
2. Ύψος σε χρόνο t
3. Μέγιστο Ύψος
4. Χρόνος Ανόδου
5. Συνολικός Χρόνος Πτήσης
3. Διαγράμματα
Διάγραμμα ταχύτητας-χρόνου (υ-t)
- Ευθεία γραμμή με αρνητική κλίση (-g)
- Ξεκινά από υ₀ (θετική τιμή)
- Περνά από το μηδέν τη στιγμή t_άνοδος (μέγιστο ύψος)
- Συνεχίζει σε αρνητικές τιμές (κάθοδος)
- Τέλος στο -υ₀ (επιστροφή στο έδαφος)
Διάγραμμα ύψους-χρόνου (h-t)
- Παραβολή με τα κοίλα προς τα κάτω
- Ξεκινά από h = 0
- Μέγιστο στη στιγμή t_άνοδος
- Επιστρέφει στο h = 0 τη στιγμή t_ολικός
Διάγραμμα επιτάχυνσης-χρόνου (a-t)
- Οριζόντια ευθεία στο -g = -10 m/s²
- Η επιτάχυνση είναι σταθερή και αρνητική σε όλη τη διάρκεια
4. Λυμένα Παραδείγματα
Λύση
h_max = 20² / (2 · 10) = 400 / 20 = 20 m
Λύση
Λύση
Λύση
45 = υ₀² / 20
υ₀² = 900
υ₀ = 30 m/s
5. Ασκήσεις για Εξάσκηση
Μπάλα εκτοξεύεται κατακόρυφα προς τα πάνω με υ₀ = 25 m/s.
α) Ποιο είναι το μέγιστο ύψος;
β) Σε πόσο χρόνο φτάνει στο μέγιστο ύψος;
γ) Ποιος είναι ο συνολικός χρόνος πτήσης;
Λύση
Απαντήσεις: α) h_max = 31,25 m, β) t = 2,5 s, γ) t_ολ = 5 s
Σώμα εκτοξεύεται με υ₀ = 50 m/s κατακόρυφα προς τα πάνω.
α) Ποια είναι η ταχύτητα μετά από 3 s;
β) Σε ποιο ύψος βρίσκεται τη στιγμή αυτή;
γ) Πόσο χρόνο χρειάζεται για να φτάσει στα 80 m;
Λύση
Απαντήσεις: α) υ = 20 m/s, β) h = 105 m, γ) t = 2 s
Ένα σώμα εκτοξεύεται κατακόρυφα και επιστρέφει στο έδαφος μετά από 8 s.
α) Ποια ήταν η αρχική ταχύτητα;
β) Ποιο ήταν το μέγιστο ύψος;
Λύση
Απαντήσεις: α) υ₀ = 40 m/s, β) h_max = 80 m
Δύο σώματα Α και Β εκτοξεύονται ταυτόχρονα από το έδαφος. Το Α με υ₀ = 20 m/s και το Β με υ₀ = 30 m/s.
α) Σε ποια ύψη φτάνουν;
β) Ποια η διαφορά των μέγιστων υψών;
Λύση
Απαντήσεις: α) h_A = 20 m, h_B = 45 m, β) Διαφορά = 25 m
Σύνοψη - Τι να Θυμάμαι
- Κατακόρυφη βολή: Εκτόξευση με υ₀ ≠ 0, επιτάχυνση α = -g
- Στο μέγιστο ύψος: υ = 0 (αλλά g ≠ 0!)
- Μέγιστο ύψος: h_max = υ₀² / (2g)
- Χρόνος ανόδου: t = υ₀ / g
- Ολικός χρόνος: t_ολ = 2 · υ₀ / g
- Συμμετρία: t_άνοδος = t_κάθοδος
- Ταχύτητα επιστροφής: ίση με την αρχική (υ = υ₀)
- Διάγραμμα υ-t: ευθεία με κλίση -g