Падение с большой высоты и из вертикального положения является одним из признаков, характеризующих падение тела в гравитационном поле Земли. Когда тело начинает падать с большой высоты, оно оказывается под действием двух основных сил - силы тяжести и сопротивления воздуха.
Сила тяжести - это сила, с которой Земля притягивает тело. Она действует вертикально вниз и направлена к центру Земли. Сила тяжести пропорциональна массе тела и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центром тела и центром Земли. Эта сила вызывает ускорение свободного падения тела, которое на Земле составляет около 9,8 м/с².
Сопротивление воздуха возникает из-за трения между телом и воздушными молекулами. Когда тело падает, оно совершает движение воздуха, что вызывает давление на поверхность тела и создает силу сопротивления воздуха. Сила сопротивления воздуха направлена противоположно направлению движения и пропорциональна квадрату скорости падения.
Когда тело падает с большой высоты, начальная скорость равна нулю. В начале падения сила тяжести преобладает над силой сопротивления воздуха, поэтому тело ускоряется по закону свободного падения. Однако со временем сила сопротивления воздуха увеличивается нарастающим образом с увеличением скорости, пока она не сравняется с силой тяжести. В этот момент тело достигает предельной скорости, которую называют терминальной скоростью падения.
Терминальная скорость зависит от массы, формы и размера тела. Чем больше площадь поперечного сечения тела, тем больше сила сопротивления воздуха, и тем ниже терминальная скорость. Например, у человека в свободном падении терминальная скорость составляет около 55-65 м/с.
Когда тело падает из вертикального положения, оно начинает поворачиваться под воздействием момента силы тяжести. Это связано с тем, что сила тяжести, действующая на тело, создает момент силы относительно его центра массы. Поэтому тело начинает вращаться вокруг своей продольной оси, при этом его центр масс описывает параболическую траекторию падения. При ударе о поверхность Земли момент силы обычно исчезает из-за затухания поворотного движения, и тело переходит в состояние свободного движения.
Таким образом, падение с большой высоты и из вертикального положения характеризуется ускорением свободного падения, терминальной скоростью и возникновением вращательного движения под воздействием силы тяжести. Понимание этих характеристик позволяет предсказать поведение тела при падении и принять соответствующие меры для обеспечения его безопасности, например, с использованием парашюта или амортизационных систем.