公众号旧文
两个铁球同时落地?现实中大铁球会先落地
小学时大家都学过这篇课文,讲的是意大利科学家伽利略在比萨斜塔上进行的物理实验,推翻了亚里士多德“重物比轻物落得快”的观点,证明了重力加速度与物体质量无关。

但现实中真的如此吗?
30年来我都没有怀疑过,直到我前几天看到了一个实验:两个大小不一样的铁球,从高处同时下落,结果却是大铁球先落地。
这又是为什么?
显然“两个铁球同时落地”这一表述,没有考虑到现实世界中的空气阻力。
在理想物理模型中,物体只受到重力作用,在没有其他力的情况下,所有物体的下落加速度完全相同。
这一结论没有任何问题,但如果考虑到空气阻力呢?
这是一个看上去有些复杂的公式,可以简单的理解为:
阻力 = 空气有多稠 × 物体有多不流线型 × 面积多大 × 速度平方
也就是:空气密度 × 形状 × 面积 × 速度²
那么大球和小球相比,差别在哪里?显然,空气密度一样,形状一样,初始速度一样,那区别就是面积。
1、面积
半径越大,迎风面积就越大。
面积越大,空气阻力就越大。
2、球体的质量与体积有关
面积增长:r^2体积增长:r^3
这意味着大铁球的重量增加得更快。
结果就是:虽然大铁球阻力更大,但它的重量增加得更快。 因此阻力在总受力中的比例反而更小。
现在为什么大铁球更快落地的原因就清楚了。把重力和空气阻力一起考虑,物体实际受到的合力是:
重力 − 空气阻力
对于小铁球来说:
重力较小空气阻力相对占比较大
对于大铁球来说:重力大得多空气阻力虽然也变大,但比例更小
因此在同样的下落过程中:大铁球受到的“净向下力”更大。 结果就是:大铁球会略微落得更快。