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重量不同的鐵球會同時著地,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,她會和韓紅一同著地(估計這個作者沒看過高臺雙人跳水,高臺雙人跳水中經(jīng)常有大個子與小個子配對),在這篇博客上有許多人留言表示也想不通這個現(xiàn)象,甚至有許多人懷疑這個幾百年前實驗的真實性,他們不相信兩個鐵球會同時著地.而這些留言者有許多大學(xué)生,知識層次相當(dāng)高,對此,一方面我有些吃驚,另一方面我對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鐵球同時著地的現(xiàn)象,是受到了日常生活經(jīng)驗的欺騙,在日常生活中,一片羽毛和一塊石頭從同樣高度落下,羽毛絕對不會和石頭同時著地.當(dāng)然我是相信兩個鐵球會同時著地的(至少會基本同時),同時我覺得有必要給大眾進行一下科學(xué)知識的普及.為什么兩個重量不同的鐵球會同時著地呢?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同時著地.
首先解釋一下為什么羽毛和石頭不會同時著地,大家知道我們生活在空氣中,在空氣中運動的物體都會受到空氣的阻力,羽毛和石頭在下落過程中會受到空氣的阻力,既然羽毛和石頭都會受到空氣阻力,那為什么羽毛會比石頭晚著地呢?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同時著地呢?,原因與物體的慣性有關(guān),通過物理知識,我們知道物體的質(zhì)量越大,物體的慣性越大,物體的運動狀態(tài)就越難改變,就象一個人很容易讓一輛行駛的自行車停下來,卻不能對一輛飛馳而來火車的速度有任何改變一樣.我們再來看看羽毛和石頭下落的情況,羽毛和石頭在空氣中受到的阻力都是很小的,這種很小的阻力對質(zhì)量很大的石頭運動狀態(tài)的改變的是微乎其微的,基本是可以忽略不計,但是對質(zhì)量很小的羽毛的運動狀態(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同時著地了吧.明白了這個道理,就很容易明白兩個鐵球為什么會同時著地了,因為兩個都是鐵球,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）,空氣阻力對兩
個鐵球的下落的時間影響是可以忽略不計的,這就是為什么兩個鐵球會同時著地的原因.
下面我用物理公式作一個解釋,設(shè)兩個鐵球的質(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,a1=(m1g-f1)/m1,a2=(m2g-f2)/m2,由于f1和f2可以忽略不計,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間分別為t1=t2=(2s/g)的平方根.從這個公式可以看出:在空氣阻力忽略不計的情況下,物體下落的時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相同的原因,因為在真空中沒有空氣阻力.
從以上分析可以看出從比薩斜塔上落下的兩個鐵球是會同時著地的,至少在人眼看來會是同時著地的,除非其中的一個鐵球的質(zhì)量很小,以至空氣阻力不能忽略,又或者下落的距離很長,又或者計時精確到毫秒級,人們才會發(fā)現(xiàn)兩個鐵球不會同時著地.