物品下落的速度跟自身重量有關嗎?
亞里士多德認為物體自身重量越重,下落的傾向就越大,下落的速度也就越快;物體越輕,下落的傾向就越小,下落的速度也就越慢。因此,亞里士多德得出了一個結論:物體下落的快慢和它的重量是成正比的。
在我們今天看來,亞里士多德的論斷是錯誤的。然而在古代,亞里士多德有很高的聲望,他所說的話沒有一個人敢懷疑。所以在將近兩千年的漫長歲月里,人們一直把亞里士多德的論斷當作真理。直至16世紀,這個論斷才被伽利略推翻。
比薩斜塔伽利略首先進行了邏輯推理,從推理中發現物體下落的快慢和它的重量無關。伽利略設想,如果亞里士多德的觀點是正確的,輕重不同的兩個物體下落時,重的物體下落快,輕的物體下落慢。可是,如果將它們綁在一起同時下落會出現什么情形呢?按照亞里士多德的觀點,綁在一起后的物體會比原來重的物體更重,所以它們就比重的物體下落得快。可如果從另一個方面分析,重的物體要帶動輕的物體運動,它們應該比重的物體下降得慢一些。這兩個結論很顯然是矛盾的。由此伽利略得出結論:物體下落的快慢與重量無關,所有物體下落的快慢都是相同的。
伽利略又繼續研究物體下落的距離和所用時間的關系。可是又遇到了難題,因為在那個時代是沒有鐘的。為了計算時間,伽利略在一個大的盛水桶底部鉆一個小孔,并安上龍頭,在龍頭下面放上接水容器。打開龍頭,水就會流入接水容器,稱量容器中所接水的質量就可以確定經歷的時間。
物體下落時,運動的速度很快,經歷的時間也極短。用這種粗糙的裝置測量精確的時間顯然是辦不到的。伽利略仔細觀察小球在斜面上的運動,發現斜面越陡,小球運動得越快。于是伽利略把小球的下落運動看成是小球斜面運動的一種特殊情況。因此伽利略就開始用斜面做實驗來研究物體下落的規律。
當斜面的傾斜度很小時,他就能比較準確地計算時間了。伽利略反復進行斜面實驗,測量出小球在斜面上運動的距離和所用時間,通過推導距離、時間、速率和加速度之間的關系,得出了小球沿斜面滾下或自由下落的運動都是勻加速運動的結論,又進一步發現了物體下落運動的規律——自由落體定律,即物體從靜止狀態開始下落,物體運動的距離同下落時間的平方成正比。
比薩斜塔
現實生活中物體的下落速度和重量有關系嗎?
在回答這個問題前,我們先來介紹一下亞里士多德。亞里士多德生活在公元前384年到公元前322年,是古希臘偉大的哲學家、教育家以及科學家。他曾經提出物體的下落速度和重量有關,并且成正比的觀點。而且這一觀點,曾經在千百年來都被視為“真理”,直到年輕的伽利略推翻了這一觀點。
伽利略生活在1564年到1642年間,是意大利著名的數學家、天文學家、物理學家。他始終認為實驗是檢驗真理的唯一標準。于是,當1598年的夏天,伽利略發現了不論燈質量是大還是小,用力擺動后,燈總是以同一個速度擺動。這一發現令年輕的伽利略感到震驚,因為這與持續了近兩千年的觀點截然相反。但他沒有畏懼權威,為了驗證自己的這一發現,于是選了兩塊大小明顯不同的磚,在比薩斜塔上當眾實驗,在眾人的注視中,伽利略扔下了這重量明顯不同的兩塊磚,隨著“砰”的一聲巨響,伽利略問道:“重量大的下落得快嗎?”眾人皆回答:“不是,是同時落地的。”眾人也被這一結論所震驚了,看得目瞪口呆。伽利略經過多次實驗,最終得出的都是這個結論,于是他提出了在空氣阻力忽略不計的情況下,物體的自由落體的速度是一樣的,與物體的重量沒有關系。就這樣,將近兩千年的教條經驗被推翻了。自由落體運動,為伽利略打開了物理學的大門。這是一重大發現。
了解完上述實驗,我們不難發現,自由落體運動具有三個特性:
第一,在開始下落的時候,物體的速度為零,即靜止的。
第二,這一運動必須是不計空氣阻力的。物體在下落的過程中,只受到重力的作用。
第三,在同一高度,任何物體不論重量大小,在自由落體的過程中,它們的速度是一樣的,落地的時間是一樣的。
那么什么是重力加速度呢?這是指物體在重力的作用下所具有的速度,也叫自由落體速度。伽利略對重力加速度的提出,可謂是力學史上的一座里程碑。
實際上,在空氣阻力忽略不計的情況下,物體的自由落體的速度是一樣的,與物體的重量沒有關系這一結論在現實生活中,也是不可能的。因為空氣又阻力。所以,伽利略提出的這個觀點,一定是有個大前提的,那就是不計空氣阻力。大衛?斯科特,美國人,是第七個踏上月球的人。當他登月后,便去驗證了一下伽利略的這一觀點。在月球上,他將一根羽毛和一把鐵榔頭同時仍下去,并發現它們是同時落地的。
那么生活中哪些現象是自由落體運動呢?秋天到了,葉子的飄落;蘋果的落地;下雪時,從天而降的片片雪花;等等這些都是自由落體運動。此外,還有我們所做的跳水、跳傘、蹦極、蹦床等運動。
作者:王懿
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“物體下落的快慢與重量無關,所有物體下落的快慢都是相同的” 這一結論是誰得出的?
伽利略設想,如果亞里士多德的觀點是正確的,輕重不同的兩個物體下落時,重的物體下落快,輕的物體下落慢。可是,如果將它們綁在一起同時下落會出現什么情形呢?按照亞里士多德的觀點,綁在一起后的物體會比原來重的物體更重,所以它們就比重的物體下落得快。可如果從另一個方面分析,重的物體要帶動輕的物體運動,它們應該比重的物體下降得慢一些。這兩個結論很顯然是矛盾的。由此伽利略得出結論:物體下落的快慢與重量無關,所有物體下落的快慢都是相同的。
物體下落的快慢俞物體的質量有沒有關系?
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