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. Vypustíme–li současně ze stejné výšky peříčko a kámen, dopadne kámen na zem dříve než peříčko. Kámen bude přitom padat rovnoměrně zrychleným pohybem, zatímco peříčko bude klesat rovnoměrně, podobně jako dešťová kapka nebo parašutista. Tyto rozdíly v pádu těles způsobuje odpor vzduchu.
Galileo Galilei.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Pavel Trnka. Under Creative Commons.
Teprve Galileo Galilei vysvětlil pomocí myšlenkového experimentu, že ve vakuu by všechna tělesa padala stejně rychle, se stejným zrychlením. Uvažujme dvě stejně hmotné zlaté mince. Podle Aristotela budou padat na zem stejnou rychlostí. Nyní si ale představme, že tyto mince jsou spojeny velmi lehkým vláknem. Podle Aristotela tvoří jedno těleso s dvojnásobnou hmotností, takže musí padat dvakrát rychleji. Ale proč, když jsou spojeny jen tenkým vláknem? Galileo Galiei tento paradox správně analyzoval, a dospěl k závěru, že se Aristoteles zmýlil. Galileo Galilei vše samozřejmě ověřil i experimentálně. Pokusy s pádem různě těžkých těles prováděl z nakloněné pisánské věže. O stejné rychlosti padajících těles se můžeme přesvědčit ze záběrů z Měsíce, kde astronauti podobný pokus provedli.
Volný pád.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
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. 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. normální tíhové zrychlení g = 9,80665 m s–2, které přibližně odpovídá tíhovému zrychlení na 45o zeměpisné šířky při hladině moře, při výpočtech se používá přibližná hodnota 10 m s–2.
Velká zrychlení někdy vyjadřujeme v tzv. jednotkách "g", kde 1 g = 9,80665 m s–2. Při jízdě na horské dráze dosahuje velikost zrychlení krátkodobě hodnoty až 3g, tj. asi 30 m s–2. Fyziologické působení zrychlení na člověka se projevuje dvěma směry. Jednak ztěžuje pohyby těla a jednak způsobí přelévání krve v těle (překrvení a odkrvení). Nejmenší výdrž má lidské tělo ve směru nohy – hlava (negativní přetížení), kdy se krev nahrne do hlavy. V tomto směru člověk trvale nevydrží ani 1g. V opačném směru (hlava – nohy) vydrží po dobu až stovky sekund přetížení až 3g. Nejlépe člověk snáší přetížení ve směru hruď – záda (po dobu desítek sekund snese 15 až 20g). V této poloze proto obvykle létají kosmonauti.
Vztahy pro volný pád z výšky h0 dostaneme ze vztahů pro rovnoměrně zrychlený pohyb dosazením a = g
Má–li hmotný bod na začátku pohybu, tj. v čase t = 0 s, počáteční rychlost různou od nuly, je třeba k dráze zrychleného pohybu přičíst dráhu rovnoměrného pohybu s počáteční rychlostí v0. Dráha závisí pak na čase vztahem
a je–li pohyb rovnoměrně zpomalený, je vztah pro závislost dráhy na čase
