展示科学:观察自由落体中的物体

作者: 东西数码出款官网

展示科学:观察自由落体中的物体
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哪一个下降得更快?:一个轻型网球会在更重的曲棍球之前撞到地面吗?复制一个古老的传奇实验,并找出答案。

重要概念
物理学
自由落体
力量
重力
质量
惯性

简介
您是否想过重型物体与较轻的物体相比坠落速度有多快?想象一下,如果你同时放弃他们两个。哪一个会首先出现?它会更重,因为它更重?或者他们会同时在地面上?着名科学家伽利略在意大利的十六世纪末期提出了一些相同的问题。(作者: 东西数码出款官网)他做了一些实验来回答他们。在这个活动中,你会做一些自己的测试,以确定较重的物体是否比较轻的物体下降得快。

背景
在公元前4世纪的希腊,哲学家亚里士多德(Aristotle)推论说物体落下的速度可能与其质量有关。换句话说,如果两个物体的大小相同但重一个,则较重的物体比较轻的物体的密度更大。因此,当两个物体从相同的高度落下时,较重的物体应(作者: 东西数码出款官网)在较轻的物体之前撞到地面。这是真的?

大约1800年后,在16世纪末的意大利,年轻的科学家和数学家伽利略伽利莱质疑亚里士多德关于陨落物的理论。他甚至进行了几次实验来测试亚里士多德的理论。就像传说中那样,1589年,伽利略站在比萨斜塔顶部的阳台上,放下两个尺寸相同但密度不同的球。虽然有关于这是否真的发生了争论,但这个故事强调了使用实验来测试科学理论的重要性,即使是已经被接受了近2(作者: 东西数码出款官网)000年的科学理论。

材料
•两个尺寸相同但质量不同的球。例如,只要两个球大小相同,就可以使用金属和橡胶球或木质和塑料球。如果像这样的两个球形球不可用,你可以尝试像苹果和相似大小的圆形岩石。
•梯子或踏脚凳
•摄像机和助手(可选)

准备工作
•您将同时从同一高度落下两个球。在你要做测试的地方设置梯子或踏脚凳。如果使用重球,一定要找到一个测试区域,当球落地时球不会ㄒ伤到地面或地面。
•如果您使用摄像机记录实验,请立即设置摄像机并让您的助手准备好录制。
•使用踏脚凳或梯子时要小心。

步骤
•小心地用两个球爬上梯子或梯凳。
•从同一高度同时放两个球。如果您使用的是摄像机,请务必让助手记录球落下并撞击地面。
• 一只球在另一只球击中地面之前还是两只球同时击中地面?
•重复实验至少两次。你的结果是否一致?一个球在另一个球之前是否一直在地面上击球,或者两个球是否总是同时击中地面?
•如果您录制了实验录像,则可以观看录音以验证结果。
• 你能解释你的结果吗?
• 额外:再次尝试这个实验,但这次使用具有相同质量但尺寸不同的球。一个球在另一个之前击中地面还是同时击中地面?
• 额外:尝试测试两个质量相同但形状不同的对象。例如,你可以尝试一个大羽毛和一个非常小的球。一个物体是否先于另一个物体撞击(作者: 东西数码出款官网)地面,还是同时撞击它?
• 额外:您可以再次尝试此实验,但使用可让您以慢动作回放录制的相机进行录制。如果你观察慢动作的球,你会注意到他们随着时间的推移如何下降?在某些时间点,两个物体总是以相同的速度下降还是比另一个下降的速度快?

观察和结果
两个球是否同时击中地面?

你应该已经发现两个球大致同时在地面上。据传说,这就是伽利略在1589年从他的比萨塔实验中所显示的,但是再一次,这是否真的发生了争论。如果忽视空气阻力,地球表面附近的物体因地球引力而以相同的近似加速度每秒9.8米(9.8米/秒2)坠落。因此物体的加速度是相同的,(作者: 东西数码出款官网)因此它们的速度也以恒定速率增加。因为物体上的向下力等于其质量乘以g,较重的物体具有较大的向下力量。然而,更重的物体也具有更多的惯性,这意味着它们抵抗移动的不仅仅是较轻的物体,因此需要更强的力量才能使它们以相同的速率前进。

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