愛華網(wǎng)
前幾天我在新浪網(wǎng)上看到一篇博客,題目好象叫什么文科生想不通的幾件事,其中有件想不通的事就是說從比薩斜塔上的落下的兩個(gè)重量不同的鐵球會(huì)同時(shí)著地,還自以為幽默的說自己不相信如果她和韓紅從塔上跳下去,她會(huì)和韓紅一同著地(估計(jì)這個(gè)作者沒看過高臺(tái)雙人跳水,高臺(tái)雙人跳水中經(jīng)常有大個(gè)子與小個(gè)子配對(duì)),在這篇博客上有許多人留言表示也想不通這個(gè)現(xiàn)象,甚至有許多人懷疑這個(gè)幾百年前實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性,他們不相信兩個(gè)鐵球會(huì)同時(shí)著地.而這些留言者有許多大學(xué)生，知識(shí)層次相當(dāng)高，對(duì)此,一方面我有些吃驚，另一方面我對(duì)這些不相信的留言者我表示理解,我知道許多人之所以想不通兩個(gè)鐵球同時(shí)著地的現(xiàn)象,是受到了日常生活經(jīng)驗(yàn)的欺騙,在日常生活中,一片羽毛和一塊石頭從同樣高度落下,羽毛絕對(duì)不會(huì)和石頭同時(shí)著地。當(dāng)然我是相信兩個(gè)鐵球會(huì)同時(shí)著地的(至少會(huì)基本同時(shí)),同時(shí)我覺得有必要給大眾進(jìn)行一下科學(xué)知識(shí)的普及。為什么兩個(gè)重量不同的鐵球會(huì)同時(shí)著地呢?下面我分別用通俗的語言和物理公式兩種方式解釋一下為什么鐵球會(huì)同時(shí)著地。
首先解釋一下為什么羽毛和石頭不會(huì)同時(shí)著地，大家知道我們生活在空氣中，在空氣中運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)受到空氣的阻力，羽毛和石頭在下落過程中會(huì)受到空氣的阻力，既然羽毛和石頭都會(huì)受到空氣阻力，那為什么羽毛會(huì)比石頭晚著地呢？是不是羽毛受到的空氣的阻力比石頭大呢？當(dāng)然不是，很顯然一塊大石頭比一個(gè)小絨毛受的空氣的阻力要大，但大石頭比小絨毛的下落要快得多，既然與空氣阻力大小無關(guān)，那是什么讓原因羽毛和石頭不會(huì)同時(shí)著地呢？，原因與物體的慣性有關(guān)，通過物理知識(shí)，我們知道物體的質(zhì)量越大，物體的慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就越難改變，就象一個(gè)人很容易讓一輛行駛的自行車停下來，卻不能對(duì)一輛飛馳而來火車的速度有任何改變一樣。我們?cè)賮砜纯从鹈褪^下落的情況，羽毛和石頭在空氣中受到的阻力都是很小的，這種很小的阻力對(duì)質(zhì)量很大的石頭運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變的是微乎其微的，基本是可以忽略不計(jì)，但是對(duì)質(zhì)量很小的羽毛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響卻是巨大的，很小空氣阻力就能讓羽毛下落的速度變慢很多，空氣阻力就如同一個(gè)人的力量，羽毛就如自行車，石頭就如火車，看到這里相信大家明白了為什么羽毛和石頭為什么不會(huì)同時(shí)著地了吧。明白了這個(gè)道理，就很容易明白兩個(gè)鐵球?yàn)槭裁磿?huì)同時(shí)著地了，因?yàn)閮蓚€(gè)都是鐵球，質(zhì)量相比空氣阻力而言都是很大的，在較短的距離內(nèi)（一座塔最高不過幾百米），空氣阻力對(duì)兩個(gè)鐵球的下落的時(shí)間影響是可以忽略不計(jì)的，這就是為什么兩個(gè)鐵球會(huì)同時(shí)著地的原因。下面我用物理公式作一個(gè)解釋，設(shè)兩個(gè)鐵球的質(zhì)量分別為m1,m2,下落的加速度分別為a1,a2,重力加速度為g,受到空氣的阻力分別為f1，f2,下落的距離為s，根據(jù)物理知識(shí),a1=(m1g-f1)/m1,a2=(m2g-f2)/m2,由于f1和f2可以忽略不計(jì)，所以a1=g,a2=g,也就是兩鐵球的加速度相同，由s=(gt*t)/2,可得兩鐵球下落的時(shí)間分別為t1=t2=(2s/g)的平方根.從這個(gè)公式可以看出:在空氣阻力忽略不計(jì)的情況下，物體下落的時(shí)間與物體的重量無關(guān)，只與下落距離和重力加速度有關(guān)。這就是為什么在真空中羽毛和鐵球下落速度會(huì)相同的原因，因?yàn)樵谡婵罩袥]有空氣阻力。從以上分析可以看出從比薩斜塔上落下的兩個(gè)鐵球是會(huì)同時(shí)著地的，至少在人眼看來會(huì)是同時(shí)著地的，除非其中的一個(gè)鐵球的質(zhì)量很小,以至空氣阻力不能忽略,又或者下落的距離很長(zhǎng),又或者計(jì)時(shí)精確到毫秒級(jí)，人們才會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)鐵球不會(huì)同時(shí)著地。
