การตกอย่างเสรี (Free Falling) เป็นการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งภายใต้ความโน้มถ่วงของโลก หรือเป็นการเคลื่อนที่อย่างอิสระของวัตถุ โดยมีความเร่งคงที่เท่ากับ ความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก ( g ) มีทิศทางพุ่งลงสู่จุดศูนย์กลางของโลกมีค่าประมาณ 9.8 หรือ 10 เมตร/วินาที2
การศึกษาการตกอย่างเสรีในที่นี้เราจะกล่าวถึงลักษณะของการเคลื่อนที่ 3 ลักษณะ ได้แก่
1. ปล่อยวัตถุลงในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้นเท่ากับศูนย์
2. ปาลงในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้น
3. ปาขึ้นในแนวดิ่งด้วยความเร็วต้น
สมการสำหรับการคำนวณ
การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวดิ่งจะใช้สมการในการคำนวณเหมือนกับการเคลื่อนที่ใน แนวเส้นตรง แต่เปลี่ยนความเร่งของวัตถุที่เคลื่อนที่ในแนวดิ่งเป็น ความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก ( ) ดังนั้นสามารถเขียนสมการการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งได้ดังนี้
1. ใช้เมื่อโจทย์ไม่กำหนด s
2. ใช้เมื่อโจทย์ไม่กำหนด g
3. ใช้เมื่อโจทย์ไม่กำหนด v
4 . ใช้เมื่อโจทย์ไม่กำหนด t
5. ใช้เมื่อโจทย์ถาม s ในวินาทีที่ n
คล้ายกับการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง เพื่อความไม่สับสนจะทบทวนความหมายของตัวแปรที่เกี่ยวข้องดังนี้
u คือ ความเร็วต้น มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที (m/S)
v คือ ความเร็วปลาย มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที (m/S)
t คือ เวลา มีหน่วยเป็น วินาที (S)
s คือ การกระจัด มีหน่วยเป็น เมตร (m)
g คือ ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที2( )
หมายเหตุ ในที่นี้สมการที่ใช้้ในการคำนวณข้างต้น เป็นการพิจารณาขนาดของปริมาณที่เกี่ยวข้อง และการกำหนดทิศทาง กำหนดดังนี้
1. ทิศ u ต้อง เป็น + เสมอ ปริมาณใด ตรงข้ามกับ u จะมีค่าเป็น –
2. การกระจัดต้องวัดจากจุดเริ่มต้น และพิจารณาประกอบกับ u
ขอบคุณข้อมูล http://www.scimath.org