物品下落的速度跟自身重量有关吗?
亚里士多德认为物体自身重量越重,下落的倾向就越大,下落的速度也就越快;物体越轻,下落的倾向就越小,下落的速度也就越慢。因此,亚里士多德得出了一个结论:物体下落的快慢和它的重量是成正比的。
在我们今天看来,亚里士多德的论断是错误的。然而在古代,亚里士多德有很高的声望,他所说的话没有一个人敢怀疑。所以在将近两千年的漫长岁月里,人们一直把亚里士多德的论断当作真理。直至16世纪,这个论断才被伽利略推翻。
比萨斜塔伽利略首先进行了逻辑推理,从推理中发现物体下落的快慢和它的重量无关。伽利略设想,如果亚里士多德的观点是正确的,轻重不同的两个物体下落时,重的物体下落快,轻的物体下落慢。可是,如果将它们绑在一起同时下落会出现什么情形呢?按照亚里士多德的观点,绑在一起后的物体会比原来重的物体更重,所以它们就比重的物体下落得快。可如果从另一个方面分析,重的物体要带动轻的物体运动,它们应该比重的物体下降得慢一些。这两个结论很显然是矛盾的。由此伽利略得出结论:物体下落的快慢与重量无关,所有物体下落的快慢都是相同的。
伽利略又继续研究物体下落的距离和所用时间的关系。可是又遇到了难题,因为在那个时代是没有钟的。为了计算时间,伽利略在一个大的盛水桶底部钻一个小孔,并安上龙头,在龙头下面放上接水容器。打开龙头,水就会流入接水容器,称量容器中所接水的质量就可以确定经历的时间。
物体下落时,运动的速度很快,经历的时间也极短。用这种粗糙的装置测量精确的时间显然是办不到的。伽利略仔细观察小球在斜面上的运动,发现斜面越陡,小球运动得越快。于是伽利略把小球的下落运动看成是小球斜面运动的一种特殊情况。因此伽利略就开始用斜面做实验来研究物体下落的规律。
当斜面的倾斜度很小时,他就能比较准确地计算时间了。伽利略反复进行斜面实验,测量出小球在斜面上运动的距离和所用时间,通过推导距离、时间、速率和加速度之间的关系,得出了小球沿斜面滚下或自由下落的运动都是匀加速运动的结论,又进一步发现了物体下落运动的规律——自由落体定律,即物体从静止状态开始下落,物体运动的距离同下落时间的平方成正比。
比萨斜塔
现实生活中物体的下落速度和重量有关系吗?
在回答这个问题前,我们先来介绍一下亚里士多德。亚里士多德生活在公元前384年到公元前322年,是古希腊伟大的哲学家、教育家以及科学家。他曾经提出物体的下落速度和重量有关,并且成正比的观点。而且这一观点,曾经在千百年来都被视为“真理”,直到年轻的伽利略推翻了这一观点。
伽利略生活在1564年到1642年间,是意大利著名的数学家、天文学家、物理学家。他始终认为实验是检验真理的唯一标准。于是,当1598年的夏天,伽利略发现了不论灯质量是大还是小,用力摆动后,灯总是以同一个速度摆动。这一发现令年轻的伽利略感到震惊,因为这与持续了近两千年的观点截然相反。但他没有畏惧权威,为了验证自己的这一发现,于是选了两块大小明显不同的砖,在比萨斜塔上当众实验,在众人的注视中,伽利略扔下了这重量明显不同的两块砖,随着“砰”的一声巨响,伽利略问道:“重量大的下落得快吗?”众人皆回答:“不是,是同时落地的。”众人也被这一结论所震惊了,看得目瞪口呆。伽利略经过多次实验,最终得出的都是这个结论,于是他提出了在空气阻力忽略不计的情况下,物体的自由落体的速度是一样的,与物体的重量没有关系。就这样,将近两千年的教条经验被推翻了。自由落体运动,为伽利略打开了物理学的大门。这是一重大发现。
了解完上述实验,我们不难发现,自由落体运动具有三个特性:
第一,在开始下落的时候,物体的速度为零,即静止的。
第二,这一运动必须是不计空气阻力的。物体在下落的过程中,只受到重力的作用。
第三,在同一高度,任何物体不论重量大小,在自由落体的过程中,它们的速度是一样的,落地的时间是一样的。
那么什么是重力加速度呢?这是指物体在重力的作用下所具有的速度,也叫自由落体速度。伽利略对重力加速度的提出,可谓是力学史上的一座里程碑。
实际上,在空气阻力忽略不计的情况下,物体的自由落体的速度是一样的,与物体的重量没有关系这一结论在现实生活中,也是不可能的。因为空气又阻力。所以,伽利略提出的这个观点,一定是有个大前提的,那就是不计空气阻力。大卫?斯科特,美国人,是第七个踏上月球的人。当他登月后,便去验证了一下伽利略的这一观点。在月球上,他将一根羽毛和一把铁榔头同时仍下去,并发现它们是同时落地的。
那么生活中哪些现象是自由落体运动呢?秋天到了,叶子的飘落;苹果的落地;下雪时,从天而降的片片雪花;等等这些都是自由落体运动。此外,还有我们所做的跳水、跳伞、蹦极、蹦床等运动。
作者:王懿
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“物体下落的快慢与重量无关,所有物体下落的快慢都是相同的” 这一结论是谁得出的?
伽利略设想,如果亚里士多德的观点是正确的,轻重不同的两个物体下落时,重的物体下落快,轻的物体下落慢。可是,如果将它们绑在一起同时下落会出现什么情形呢?按照亚里士多德的观点,绑在一起后的物体会比原来重的物体更重,所以它们就比重的物体下落得快。可如果从另一个方面分析,重的物体要带动轻的物体运动,它们应该比重的物体下降得慢一些。这两个结论很显然是矛盾的。由此伽利略得出结论:物体下落的快慢与重量无关,所有物体下落的快慢都是相同的。
物体下落的快慢俞物体的质量有没有关系?
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