Tính toán các thông số rơi tự do ngay lập tức — vận tốc, thời gian, khoảng cách. Máy tính vật lý miễn phí cho vật thể rơi dưới tác dụng của trọng lực.
Máy tính rơi tự do cho phép bạn xác định ngay lập tức cách một vật thể hoạt động khi rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực, sử dụng các phương trình động học cổ điển cho gia tốc không đổi. Nhập độ cao mà một vật rơi hoặc thời gian nó rơi, và máy tính sẽ tính các giá trị còn lại — thời gian rơi hoặc độ cao, và vận tốc va chạm — sử dụng gia tốc trọng trường tiêu chuẩn của Trái Đất là 9,81 m/s² (có thể điều chỉnh cho các hành tinh và mặt trăng khác).
Rơi tự do là một trong những khái niệm cơ bản và tinh tế nhất trong cơ học cổ điển: nó mô tả chuyển động của bất kỳ vật thể nào chỉ chịu tác dụng của trọng lực, không có lực cản không khí hay các lực khác. Vì gia tốc trọng trường không đổi gần bề mặt hành tinh và không phụ thuộc vào khối lượng của vật thể, tất cả các vật thể — từ một đồng xu rơi đến một người nhảy dù trước khi đạt vận tốc giới hạn — đều tăng tốc xuống dưới với cùng một tốc độ chính xác trong điều kiện rơi tự do lý tưởng.
Máy tính này hữu ích trong nhiều bối cảnh: sinh viên vật lý sử dụng nó để kiểm tra các phép tính bài tập về nhà, kỹ sư sử dụng nó để ước tính lực va chạm và biên độ an toàn liên quan đến rơi, và những người đam mê không gian sử dụng nó để so sánh thời gian và tốc độ rơi thay đổi đáng kể như thế nào trên Mặt Trăng, Sao Hỏa hoặc các thiên thể khác.
Một người leo núi vô tình làm rơi chai nước từ một gờ đá cao 45 mét so với mặt đất. Sử dụng công thức rơi tự do, thời gian rơi là t = √(2 × 45 / 9,81) ≈ 3,03 giây, và chai nước chạm đất với tốc độ khoảng v = 9,81 × 3,03 ≈ 29,7 m/s (khoảng 107 km/h).
Kết quả của máy tính này thể hiện sự rơi tự do lý tưởng — chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực mà không có lực cản không khí. Đây là một xấp xỉ rất gần đối với các vật thể đặc, gọn rơi ở khoảng cách tương đối ngắn. Khi so sánh kết quả của bạn với bảng tham chiếu, hãy chú ý cách vận tốc va chạm tăng theo căn bậc hai của độ cao chứ không phải tuyến tính — tăng gấp bốn lần độ cao rơi chỉ làm tăng gấp đôi vận tốc va chạm. Nếu bạn đang tính toán các tình huống rơi trên các thế giới khác, hãy nhớ rằng thay đổi giá trị trọng lực ảnh hưởng tỷ lệ thuận đến cả kết quả thời gian và tốc độ.
Nhập độ cao hoặc thời gian (không cả hai) — máy tính sẽ tính phần còn lại bằng các phương trình rơi tự do. Điều chỉnh trọng lực cho các hành tinh khác.
| Tình Huống | Độ Cao | Thời Gian Rơi | Vận Tốc Va Chạm |
|---|---|---|---|
| Điện thoại rơi (độ cao ngang hông) | 1.5 m | 0.55 s | 5.4 m/s |
| Ván nhảy cầu | 3 m | 0.78 s | 7.65 m/s |
| Cửa sổ tầng một | 6 m | 1.11 s | 10.89 m/s |
| Cầu (độ cao bungee) | 30 m | 2.47 s | 24.23 m/s |
| Tòa nhà chọc trời 50 tầng | 150 m | 5.53 s | 54.25 m/s |