物理课上关于自由落体你学到了什么?

时间:2022-07-29 10:01:51   作者:
自由落体是一个非常疯狂的话题。在你遇到你的第一位物理老师之前,你知道如果球和羽毛同时从一定高度被释放出来,那么它们到达地面的速度要比羽毛快。然后,你去上学,你学到的是:一个物体在真空中下落时只受到一种外力,即重力,用物体的重量表示。一个仅仅因为重力作用而运动的物体被称为自由落体,它的运动用牛顿第二运动定律来描述。

加速度是恒定的,等于重力加速度g,在地球海平面上是9.8米每平方秒。物体的重量、大小和形状不是描述自由落体的因素。在真空中,沙滩球下落的加速度与客机相同。知道了加速度,我们就可以用下面的公式来确定任意时刻自由落体的速度和位置。

物理课上关于自由落体你学到了什么

近400年前,伽利略首次提出了所有自由落体以相同的速度下落的非凡观察结果。伽利略利用一个球在斜面上进行实验,以确定时间和运动距离之间的关系。他发现,距离与时间的平方有关,而且随着球沿斜面向下运动,速度也在增加。无论实验中使用的球的质量如何,这种关系都是相同的。伽利略为了证明他的发现,从比萨斜塔上扔下两颗炮弹的故事只是一个传说。然而,如果进行这个实验,他就会观察到一个球在另一个球之前击中!

正如你们的高级物理老师所讲的那样,一个物体在穿过大气层时受到两种外力的作用。一种力是重力,用物体的重量表示。另一个力是空气阻力,或物体的阻力。

重量和阻力都是矢量力。净外力F等于重量W和阻力D的差:F = w - d。

阻力随速度的平方而增加。所以当一个物体下落时,我们很快就会达到阻力等于重量的条件,如果重量很小的话。当阻力等于重量时,物体上没有净外力,垂直加速度为零。在没有加速度的情况下,物体以牛顿第一运动定律所描述的匀速下落。恒定的垂直速度称为终端速度。

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