คำนวณพารามิเตอร์การตกอิสระได้ทันที — ความเร็ว เวลา ระยะทาง เครื่องคำนวณฟิสิกส์ฟรีสำหรับวัตถุที่ตกภายใต้แรงโน้มถ่วง
เครื่องคำนวณการตกอิสระช่วยให้คุณสามารถระบุได้ทันทีว่าวัตถุมีพฤติกรรมอย่างไรขณะตกภายใต้แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว โดยใช้สมการจลนศาสตร์แบบคลาสสิกสำหรับความเร่งคงที่ ป้อนความสูงที่วัตถุตกลงมาหรือเวลาที่ใช้ในการตก และเครื่องคำนวณจะคำนวณค่าที่เหลือ — เวลาที่ตกหรือความสูง และความเร็วขณะกระทบ — โดยใช้ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมาตรฐานของโลกที่ 9.81 ม./วิ.² (ปรับได้สำหรับดาวเคราะห์และดวงจันทร์อื่น)
การตกอิสระเป็นหนึ่งในแนวคิดที่พื้นฐานและสง่างามที่สุดในกลศาสตร์คลาสสิก: อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุใดๆ ที่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว โดยไม่มีแรงต้านอากาศหรือแรงอื่นๆ เนื่องจากความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคงที่ใกล้พื้นผิวของดาวเคราะห์และไม่ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ วัตถุทั้งหมด — ตั้งแต่เหรียญที่ตกไปจนถึงนักกระโดดร่มก่อนถึงความเร็วสุดท้าย — จะเร่งลงด้วยอัตราที่เท่ากันทุกประการภายใต้สภาวะการตกอิสระในอุดมคติ
เครื่องคำนวณนี้มีประโยชน์ในหลายบริบท: นักเรียนฟิสิกส์ใช้เพื่อตรวจสอบการคำนวณการบ้าน วิศวกรใช้เพื่อประมาณแรงกระแทกและระยะขอบความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับการตก และผู้ที่ชื่นชอบอวกาศใช้เพื่อเปรียบเทียบว่าเวลาและความเร็วในการตกเปลี่ยนแปลงอย่างมากบนดวงจันทร์ ดาวอังคาร หรือวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ อย่างไร
นักปีนเขาทำขวดน้ำหล่นโดยไม่ได้ตั้งใจจากขอบหินสูง 45 เมตรจากพื้น โดยใช้สูตรการตกอิสระ เวลาที่ตกคือ t = √(2 × 45 / 9.81) ≈ 3.03 วินาที และขวดกระทบพื้นด้วยความเร็วประมาณ v = 9.81 × 3.03 ≈ 29.7 ม./วิ. (ประมาณ 107 กม./ชม.)
ผลลัพธ์ของเครื่องคำนวณนี้แสดงถึงการตกอิสระในอุดมคติ — การเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวโดยไม่มีแรงต้านอากาศ นี่เป็นค่าประมาณที่ใกล้เคียงมากสำหรับวัตถุที่หนาแน่นและกะทัดรัดที่ตกในระยะทางค่อนข้างสั้น เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของคุณกับตารางอ้างอิง ให้สังเกตว่าความเร็วขณะกระทบเพิ่มขึ้นตามรากที่สองของความสูงแทนที่จะเป็นเชิงเส้น — การเพิ่มความสูงที่ตกเป็นสี่เท่าจะทำให้ความเร็วขณะกระทบเพิ่มขึ้นเพียงสองเท่า หากคุณกำลังคำนวณสถานการณ์การตกในโลกอื่น จำไว้ว่าการเปลี่ยนค่าแรงโน้มถ่วงมีผลต่อทั้งผลลัพธ์เวลาและความเร็วตามสัดส่วน
ป้อนความสูงหรือเวลา (ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง) — เครื่องคำนวณจะคำนวณส่วนที่เหลือโดยใช้สมการการตกอิสระ ปรับแรงโน้มถ่วงสำหรับดาวเคราะห์อื่น
| สถานการณ์ | ความสูง | เวลาที่ตก | ความเร็วขณะกระทบ |
|---|---|---|---|
| โทรศัพท์ที่ตก (ความสูงระดับเอว) | 1.5 m | 0.55 s | 5.4 m/s |
| กระดานกระโดดน้ำ | 3 m | 0.78 s | 7.65 m/s |
| หน้าต่างชั้นหนึ่ง | 6 m | 1.11 s | 10.89 m/s |
| สะพาน (ความสูงบันจี้จัมพ์) | 30 m | 2.47 s | 24.23 m/s |
| ตึกระฟ้า 50 ชั้น | 150 m | 5.53 s | 54.25 m/s |