Рассмотрим движение подброшенного мяча с точки зрения законов физики.
а) На мяч, подброшенный вверх, постоянно действовала сила притяжения к Земле, или гравитационная сила, как при его движении вверх, так и при движении вниз. Гравитационная сила ( F_g ) равна ( F_g = m \cdot g ), где ( m ) — масса мяча, а ( g ) — ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с² на поверхности Земли).
б) Причина изменения скорости мяча:
- При движении мяча вверх его скорость уменьшается из-за действия силы тяжести, которая направлена вниз. Гравитационная сила действует противоположно направлению движения мяча и вызывает замедление.
- При движении мяча вниз его скорость увеличивается, опять же, из-за действия силы тяжести. Гравитационная сила в этом случае совпадает с направлением движения мяча и вызывает его ускорение.
в) Почему скорость мяча изменяется:
- Когда мяч движется вверх, он противостоит гравитационной силе. Несмотря на то, что начальная скорость мяча направлена вверх после подбрасывания, гравитационная сила всё время тянет его вниз, создавая отрицательное ускорение. Это отрицательное ускорение (замедление) приводит к постепенному уменьшению скорости мяча до тех пор, пока она не станет равной нулю на максимальной высоте.
- Когда мяч начинает падать вниз, он уже движется в направлении силы тяжести. Под действием этой силы мяч начинает ускоряться, увеличивая свою скорость с момента начала падения и до момента достижения земли.
Таким образом, изменение скорости мяча при его движении вверх и вниз объясняется воздействием на него постоянной гравитационной силы, которая замедляет мяч при его движении вверх и ускоряет при движении вниз.