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两个铁球同时落地?现实中大铁球会先落地

作者:胖子阅读 —

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。

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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? 图片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。