Volný pád tělesa ve vakuu

27.11.2025

Volný pád je zvláštní případ pohybu rovnoměrně zrychleného s nulovou počáteční rychlostí. Tímto pohybem se pohybují tělesa volně padající k Zemi ve vakuu v blízkosti povrchu Země. Je to pohyb rovnoměrně zrychlený s nulovou počáteční rychlostí a zrychlením g = 9,81 m/s².

Poznatek o tom, že tělesa padají dolů, patří jistě k nejstarším lidským zkušenostem. Dlouho se ale nevědělo, jak a proč tělesa padají. Řecký ﬁlozof Aristoteles se domníval, a mnoho lidí si to myslí dodnes, že těžká tělesa padají rychleji než lehčí.

Teprve Galileo Galilei vysvětlil pomocí myšlenkového experimentu, že ve vakuu by všechna tělesa padala stejně rychle, se stejným zrychlením. Galileo Galilei vše samozřejmě ověřil i experimentálně. Pokusy s pádem různě těžkých těles prováděl z nakloněné pisánské věže.

Volný pád je tedy zvláštním druhem rovnoměrně zrychleného pohybu, který pozorujeme u všech volně puštěných předmětů blízko povrchu Země. Zrychlení, které působí při volném pádu, se nazývá tíhové zrychlení g.

Vlastnosti tíhového zrychlení:

značka: g
je to vektor
směřuje vždy svisle dolů
závisí na zeměpisné šířce
jeho velikost je 9,80665 m · s^-2 (v praxi používáme hodnotu 10 m · s^-2)

Na různých místech Země se tíhové zrychlení poněkud liší. V naší zeměpisné šířce je tíhové zrychlení g = 9,81 m s^-2, na rovníku má hodnotu 9,78 m s^-2 a na pólech 9,83 m s^-2. Na 2. generální konferenci pro váhy a míry v roce 1901 bylo stanoveno tzv. Velká zrychlení někdy vyjadřujeme v tzv. jednotkách "g", kde 1 g = 9,80665 m s^-2.

Čtěte také: Volný výsev: Průvodce pro ekologické zahrady

Tíhové zrychlení říká, že rychlost tělesa při volném pádu se každou sekundu zvýší o 9,81 m ∙ s⁻¹. Vidíme analogii s rovnoměrně zrychleným přímočarým pohybem, kde pro rychlost platí v = at. Došlo pouze ke změně písmenka pro zrychlení.

Rychlost a dráha volného pádu

Víme, že volný pád je pohyb rovnoměrně zrychlený s nulovou počáteční rychlostí a s konstantním zrychlením g, které směřuje k zemi. Porovnáním tohoto pohybu s pohybem rovnoměrně zrychleným se musí rychlost a dráha tohoto pohybu spočítat podle těchto vztahů:

g ... tíhové zrychlení, t ... čas, d ... posunutí, s ... dráha

Pro volný pád tělesa ve vakuu platí, že rychlost volného pádu je přímo úměrná době pádu.

Z toho plyne, že rychlost dopadu, ani čas dopadu není závislý na hmotnosti tělesa. Tento poznatek je silně v rozporu s naší běžnou zkušenosti: hodíme z mostu do řeky pírko a kámen, dopadne podstatně dříve do vody kámen. Problém je v tom, že ve skutečnosti na pohybující se předmět působí ještě i odporová síla vzduchu. Vzhledem k tomu, že je závislá na ploše tělesa, je výrazně větší u lehkého pírka s velmi členitým povrchem.

Čtěte také: Rodinný výlet do přírody

Existuje ovšem tzv. Newtonova trubice - trubice, z níž je možné vyčerpat vzduch. A po vyčerpání vzduchu se lze přesvědčit, že pírko i kamínek dopadnou na její dno stejně. Zrychlení je pro všechna tělesa padající ve vakuu volným pádem stejné.

Podmínky pro volný pád:

Těleso musí padat v tzv. Homogenní gravitační pole - gravitační síla je všude stejná. Ve skutečnosti se však gravitační síla směrem od povrchu Země zmenšuje. V blízkosti zemského povrchu můžeme však gravitační sílu považovat za stálou.
Na těleso musí působit pouze gravitační síla.

Pokud jsou obě tyto podmínky splněny, hovoříme o volném pádu, při kterém všechna tělesa padají se stejným a stálým zrychlením g ≈ 9,81 m ∙ s⁻².

Těleso se pohybuje v homogenním gravitačním poli Země, a pokud zanedbáme odpor vzduchu, působí na něj pouze gravitační síla. Těleso se tedy pohybuje pouze s tíhovým zrychlením, které působí proti směru pohybu, proto těleso zpomaluje. Hovorově můžeme říci, že se pohybuje s tíhovým „zpomalením”.