最大真空室下 保龄球&羽毛谁先落地?(组图)


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世界最大真空室下,保龄球羽毛高空坠落谁先落地?(图片来源:Youtube视频截图)

相信在一般状态下大家都知道因为羽毛阻力较大,会从空中缓缓飘落。但如果真空状态呢?

理论上在真空状态下,不论任何物体坠落地表的加速度都是一样的,这个国中自然科学只要没翘课都应该知道的知识。但真实情况下真是如此吗?

真空状态下,不论任何物体坠落地表的加速度都是一样的,真实情况下真是如此吗?
真空状态下,不论任何物体坠落地表的加速度都是一样的,真实情况下真是如此吗?(图片来源:Youtube视频截图)

物理学家考克斯就实际测试了这个理论,他在俄亥俄州空间电力设施的美国国家航空暨太空总署太空模拟室,这是一间体积为22,653立方米的真空室,同时也是世界上最大的真空室来实际测试这个理论。

物理学家考克斯就实际测试了这个理论。
物理学家考克斯就实际测试了这个理论。(图片来源:Youtube视频截图)

在这段BBC的影片中,可以看到他们先设计了一个能够同时放开保龄球和羽毛的装置,并且将所有空气抽出以达到真空的目的来做这个实验。

来看看这段影片吧!

依据维基百科的资料,自由落体运动是指只受重力作用(不存在空气阻力的理想状态)的均匀加速度运动过程。运动过程中重力势能与动能之和遵守机械能守恒定律,在地球上相同位置与相同高度,自由落体的加速度相同(均为g,与质量无关。)

对自由落体最先研究的是古希腊科学家亚里斯多德,他提出:物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的,物体越重,下落得越快;反之,物体越轻,则下落得越慢。亚里斯多德的理论影响了其后两千多年的人。直到物理学家伽利略提出了相反的意见。

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物理学家伽利略。(图片来源:Justus Sustermans/维基百科/CC0)

传说1590年伽利略曾在意大利比萨斜塔上做自由落体实验,将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下,结果两个铅球同时落地,伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事,记载在他的学生维维安尼(Vincenzo Viviani,1622年∼1703年)在1654年写的《伽利略生平的历史故事》(1717年出版)一书中。

以下是来自Yahoo知识中,伽利略的自由落体实验的故事。

在伽利略的自由落体提到一公斤的棉花和一公斤的铁从同一高度落下何者先落地?答案是一同落地.

亚里斯多德的学说在十六世纪仍然如日中天,人人都奉为经典,没有人提出任何的怀疑。亚里斯多德关于“自由落体”的学说是:物体自高处自由落下的速度和重量成正比。也就是说,一个十磅重的物体,下坠的速度会比一磅重的物体快十倍。这个学说在大小的外表上看来,似乎非常的合理,而且人人也都相信学说的真确性,教授们严肃把这个学说教给他们的学生,学生们也都敬谨的接受这个学说,只有伽利略表示怀疑。

伽利略曾经亲眼目睹大小不同的冰雹,同时一起掉落到地。根据常识判断,它们似乎是从同一高度一起下坠的,但是按照亚里斯多德的学说,较大的冰雹应该先落到地面上,小冰雹在接着掉来,伽利略观察到的并非如此。

他做了许多实验,发觉亚里斯多德的学说是错误的,他决心指出这项错误。传说有一天,他邀请有关的教授到比萨斜塔前,拿出一个一百磅的重体,和一个一磅的重体。

传说伽利略在比萨斜塔上做自由落体实验。
传说伽利略在比萨斜塔上做自由落体实验。(图片来源:Softeis/维基百科/CC BY-SA 2.0)

伽利略问所有的教授们:

“假如这两个重体同时自塔顶自由落下,结果如何?”

教授们议论纷纷,谁也没有做过这样的实验,没有人敢预料结果如何。

以往,他们按亚里斯多德的学说照本宣科,从来没有怀疑过。现在,居然有一位二十五岁的青年,提出了要求证据的疑问。结果呢?要是两个重体以非常悬殊的速度坠落地面,教授们可以松一口气,证明亚里斯多德的学说是正确的,伽利略将被冠上“说谎者”、“搅局者”的罪名。要是两个重体同时坠落地面?又将如何解释呢?是扬弃奉行多年的亚里斯多德学说,接受伽利略实验所证明的事实,还是对伽利略的实验视若无睹?

比萨斜塔的倾斜度可以使坠体不受阻碍,伽利略塔顶大喊:

“看清楚了没有?下来了!”

两个重体砰然而下,小的重体始终和大的重体并行,而且同时落地。这两个重体的砰然一声,并不表示亚里斯多德的学说已经崩溃。因为这一群教授在不想相信一件真实事物的时候,根本不去看一看、摸一摸,无论如何也不愿意承认亚里斯多德的学说是错误的。更荒谬的是他们反而怀疑伽利略为了证实速度相同,而在重体内隐藏了“魔术”。

虽然伽利略据埋力争,并严厉的批评那些学院派的人们,但没能够改变他们的想法;反而受到教授、学生们的群起围攻,使伽利略再也待不下去。


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