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自由落体原理
自由落体原理与空气体不存在或物体质量无关。只看配方,没有质量项。
但是我们住的空房间里有空气体,下落速度受空气体的阻力影响,因为空气体也有浮力。
如果没有空气体,铁球和羽毛会以同样的速度下落。可以搜一下美国阿波罗15号登月的视频。刚才提到一个实验,是在月球真实空环境下做的。
伽利略的自由落体实验是真是假?
比萨斜塔实验:两个铁球同时落地。
“重的东西掉得快,轻的东西掉得慢”一直是常识。伽利略想了一会儿,问道:“如果把一大一小两个铁球绑在一起,它们会比原来的快还是慢?”
更快和更慢有一个合理的解释:
1.更快。两个铁球绑在一起。质量大于最大,肯定会掉的更快;
较慢较大的铁球被小铁球拖了下来,所以最后的结果应该是“比小铁球快,比大铁球慢”。
但事实只有一个!伽利略认为只有两个铁球可以同时落地。于是我们召集大家观看,从比萨斜塔上拿了一大一小两个铁球,做了一个自由落体实验。嗯,果然!
马德堡半球实验。大气压力这么大!
1654年,马德雷堡的市长奥托·冯·格里克听说了托里切利,听说很多人不相信大气压。我听到一些人在嘲笑托里切利。因此,远在意大利的格赫里希虽然身在德国,却对托里拆利非常不满。
他很快找到了玻璃管和水银,重新做了托里拆利实验,得出了准确的结论。把空气体从另一个密封的桶里拿出来,桶会“砰!”被大气碾压!
有一天,他和助手做了两个半球,直径14英寸,约37厘米,邀请了一大群人到郊区进行“大规模实验”。
今年5月8日,在一个美丽的城市马德雷堡,大量的人聚集在实验场周围。一些人支持格赫里希,希望实验成功。有些人断言实验会失败;人们在交谈、争论和预测;还有人跑到大街小巷的试验田里大喊:“市长在表演马戏!马戏团的市长——”
格赫里希和他的助手当众在黄铜半球壳中间放了一根橡皮筋;然后将两个半球壳装满水,然后结合在一起;然后把水全部抽出来,在球内形成true空;最后,拧紧燃气喷嘴上的水龙头。这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在了一起。
格赫里希一挥手,四个马夫带来了十六匹高头大马,在舞会的两边各拴了四匹马。格赫里希一声令下,四个马夫催马掉头!这就像一场拔河比赛。
“加油加油!”试验田里黑压压的人群整齐地喊着,打着拍子。
自制半球实验纪念邮票
四个马夫和八匹大马汗流浃背。然而,铜球仍然完好无损。格赫里希不得不和他握手并停顿一下。然后,左右两队互相切磋。马夫们喝了点水,擦了擦额头上的汗水,正在为第二个实验做准备。
格赫里希又挥了挥手,试验场变得更加热闹了。十六匹大马,使劲拉,八个马夫大。
堡垒发出半球物理声呐喊,鞭子催马。...
实验场上的人群伸长了脖子,一个劲儿地看着他们说:“哇!哇!”声音。
突然,“啪!”一声巨响,铜球裂成两半。格赫里希举起这两个沉重的半球,自豪地向大家宣布:
“先生们!女士们!公民们!你应该相信!有大气压力。大气压力这么大!太神奇了!……\"
原则
实验结束后,还是有人不明白为什么两个半球拉不开,吵着问他。他耐心地详细解释道:“通常,我们把两个半球紧紧地贴在一起,我们会毫不费力地把它们分开。这是因为球内外都有大气压力;互相抵消,互相平衡。似乎没有大气效应。今天我把它画进现实空后,球内没有向外的大气压力,只有球外的大气紧紧压着两个半球……”。
也就是说,在抽气之前,半球的外压等于其内压等于大气压。但抽气后半球外压力大于其内压,半球内压力为真空。就像大气压力“压”着两个半球。因此,这两个半球必须用很大的力量才能拉开。
通过这种“大规模实验”,人们终于相信有真理空;有氛围;有大气压。太神奇了。
为什么伽利略的自由落体是一种理想的实验方法?
根据场之间的相互作用定律,物体之间的引力实际上是借助于物体之间的场来起作用的。
同样,任何两个物体与地球之间的吸引力也是通过场来作用的。
万有引力定律只有在任意两个物体与地面场之间的引力具有完全相同的规律时才严格成立,这样产生的引力加速度才能始终完全相同,两个球才能同时落地。但现实是,万有引力定律只是一个近似值。一般来说,任意两个物场与地面场的相互作用规律并不严格遵循万有引力定律,引力加速度会有一些差异。所以严格来说,没有两个从同一高度自由落体的物体会同时落地,所以伽利略的自由落体是一种理想的实验方法。
伽利略和自由落体的故事和原因
在16世纪的欧洲,亚里士多德的学说被奉为经典。在教会的支持下,没有人敢质疑这一点,更不用说纠正错误了。亚里士多德经典的自由落体理论认为,物体从高处落下的速度与其重量成正比。按照这种说法,10公斤物体的下落速度将是1公斤物体的10倍。从表面上看,这个理论似乎是合理的。当时人们对亚里士多德的理论顶礼膜拜,从不怀疑其正确性。然而,一个名叫伽利略的年轻人怀疑亚里士多德的观点。
科学的真理不应该在古代圣贤尘封的书籍中找到,而应该在实验和基于实验的理论中找到。真正的哲学写在永远出现在我们眼前的最伟大的书中。这本书是关于宇宙和自然本身的。人们必须阅读它。
伽利略如何实验自由落体是通过斜面的匀速变化?
因为自由落体的下落时间太短,所以很难通过实验直接验证自由落体是均匀加速的。伽利略采用了间接验证法。他让一个铜球几乎没有阻力地滚下斜坡,做了上百次实验。球在斜坡上运动的加速度比垂直下落时小得多,所以时间更容易测量。实验结果表明,光滑斜面的倾斜度不变,当球从不同位置滚下时,球的位移与时间的平方之比不变,即位移与时间的平方成正比。证明了球沿光滑斜面向下的运动是匀速直线运动。当用不同质量的球重复上述实验时,位移与所用时间的平方之比仍然相同,说明不同质量的球沿斜面以相同的倾角作匀速直线运动。
不断加大大斜面的倾斜度,重复上述实验,得到的值随着斜面倾斜度的增大而增大,说明匀速运动的球的加速度随着斜面倾斜度的增大而增大。
在自由落体实验中,为什么要选择密度大的重物来减小空空空气阻力?
答:因为在同样的质量下,根据密度公式p=m/V,我们可以知道V=m/p,也就是说,如果材料的密度高,所选材料的体积小,如果材料的密度低,所选材料的体积大。大物体自由下落时,与空气体的接触面会大,所以对空气体的阻力会大。所以实验中会选择密度大的物体,以减少阻力。
自由落体实验如何设置计时器?
做自由落体实验时,计时器的设置要满足重物自由落体的要求,要求重物在重力作用下的阻力尽可能小。所以放置定时器要特别注意两点:第一个定时器的板子要在同一垂直面上,第二个定时器的两个限位孔要在同一垂直线上。
伽利略的铜球实验证明了什么?
可以形成直角三角形,如果建筑是直的就很难完成。那时比萨斜塔已经很高了。只有高度才能让实验更方便。
590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时下落”的实验,得出了两个不同重量的铁球同时下落的结论。从此,他推翻了亚里士多德“落体速度与其重量成正比”的理论,纠正了这个持续了1900多年的错误结论。伽利略做了很多关于自由落体的实验。他站在斜塔上,让不同材质的物体从塔顶落下,测量落下时间的差异。结果各种物体同时落地,没有任何顺序。换句话说,下落运动与物体的具体特征无关。无论是木球还是铁球,如果它们同时从塔上落下,就会同时到达地面。伽利略通过反复实验认为,如果忽略空的空气阻力,轻、重物体的自由落体速度相同,即重力加速度相同。
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