عرفت أننا نطلق على سقوطِ الأجسامِ بتأثير قوةِ جذبِ الأرضِ لها (السقوطُ الحرّ) ويكونُ مسارهُ (شاقولياً) أي عمودياً على مستوى الأفق . وبإهمال مقاومة الهواء يكون تسارع جميع الأجسام الساقطة قريباً من الأرض متساوياً ويساوي تقريباً 10م/ث2 ويسمى تسارع السقوط الحر .
يعتبر سقوط جسم باتجاه سطح الأرض من أوضح الأمثلة على الحركة بتسارع ثابت. إذا أمكن إسقاط جسم ما في وسط مفرغ من الهواء حتى لا تكون لمقاومة الهواء تأثير على حركة الجسم فإن الملاحظ أن الجسم يتسارع إلى أسفل بمعدل معين وثابت يسمى بتسارع السقوط الحر أو بعجلة الجاذبية الأرضية وتعطي الرمز (ج). هذا التسارع لا يعتمد على خصائص الجسم مثل الكتلة، الكثافة أو الشكل فهي متساوية لكل الاجسام ، بمعنى لو أننا أسقطنا ريشة حمام وكتلة من الحديد من نفس الارتفاع في نفس الوقت فإنهما يصلان سطح الأرض في نفس اللحظة .
قيمة تسارع الجاذبية الأرضية تتأثر قليلاً بالارتفاع عن سطح الأرض هي تقل كلما زاد الارتفاع . إلا أنه في حدود الجاذبية الأرضية لن يكون هناك تغير يذكر. والقيمة التي نستخدمها لتسارع الجاذبية الأرضية هي ج = 9.8 م/ث2
اتجاه تسارع الجاذبية الأرضية هو دائماً إلى أسفل سواء كان الجسم ساقطاً لأسفل أو مقذوفا لأعلى فهو لا يرتبط باتجاه سرعة الجسم .
فمن الحقائق المسلم بها أن الجسم الذي يسقط ذاتياً إلى أسفل بتسارع ثابت، وبالرغم من أن القيمة المضبوطة لهذا التسارع الناتج عن جذب الجاذبية الأرضية يختلف من مكان إلى مكان على الأرض فإنه قريب من القيمة السابقة وهذا يساوي .
المعادلات الموضحة مستنتجة على أساس أن التسارع منتظم ( ثابت ) وبهذا يمكن استخدامها وتطبيقها على السقوط الحر مع احداث تغيرين بسيطين :
1-نرمز لاتجاه السقوط الحر باتجاه المحور y ونعتبر الاتجاه الموجب يكون لأعلى
2- نستبدل ت في ب ج على اعتبار أن الاتجاه الموجب ل y يكون إلى أعلى ما ملاحظة أن التعويض عن قيمة ج هو رقم موجب أي ج = 9.8 م/ث2
في حالة الأجسام الساقطة سقوطا حرا * تكون السرعة الابتدائية للجسم صفرا * والتسارع يساوي ﺠ * وعليه تصبح معادلات الحركة بتسارع ثابت كما يلي :
التقويم
1- ضع كلمة ( صحيحة) أو ( خاطئة) أمام العبارات التالية :
بإهمال مقاومة الهواء :
أ. يسقط الحجر الثقيل أسرع من الحجر الخفيف .
ب. بالقرب من سطح الأرض جميع الأجسام الساقطة تتسارع بنفس المعدل .
ج. يستغرق الحجر الثقيل نفس الزمن الذي يستغرقه الحجر الخفيف إذا اسقطا من نفس الارتفاع .
2- كرة فلزية اسقطت من ارتفاع ما واستغرقت في ذلك (5 ثواني):
ما هو التسارع ؟
احسب سرعتها بعد 5 ثواني ؟
احسب السرعة المتوسطة ؟
من أي ارتفاع أسقطت ؟
3- سقط جسم من ارتفاع 5 م ، باعتبار تسارع السقوط الحر 10 م/ث2 . أحسب :
1- سرعة الجسم لحظة وصوله الى سطح الأرض .
2- الزمن الذي يستغرقه الجسم حتى يصل الى سطح الأرض .