关于落体快慢的争论

当人们看到一个苹果比一片叶子下落得快时，似乎可以自然地得出“物体越重，下落越快”的结论(图 3－35)。早在公元前 4 世纪希腊哲学家亚里士多德就曾断言：“物体的重量①决定它们下落的快慢”。在以后的 2000 多年时间里，人们对这一论断一直深信不疑。

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17 世纪意大利物理学家伽利略(1564—1642)向这一“天经地义”的论断提出了挑战，在他的名著《两种新科学的对话》中，伽利略首先巧妙地揭露了亚里士多德论断的自相矛盾之处，并推断重物不会比轻物下落得更快些，他把物体下落快慢不同的原因，正确地归于空气阻力影响程度的不同。

现在我们用实验来研究，取两张大小相

同的纸，将其中一张纸揉成团，另一张提着它的一端让它下垂着，在同样高处同时放手，观察它们是否同时落到地面？接着，再做一次实验， 将另一张纸平放在手掌上，和纸团在同样高处同时释放，看它们是否同时落到地面？结果都是否定的，而且第二次实验中平放的纸下落更慢。

我们继续做实验，在同样高处同时释放揉成团的半张纸和平放的整张纸，观察结果表明还是纸团先落到地面。这表明物体在空气中下落的快慢， 不但跟它们所受重力的大小有关，而且还跟它们受到的空气阻力的大小有关。纸张平着下落时受到的空气阻力，远大于纸团下落时受到的空气阻力。

我们日常见到的落体运动，是在物体既受到重力又受到空气阻力的情况下发生的。在科学研究中，懂得忽略什么跟懂得考虑什么是同样重要的。为使问题简化，伽利略假定不存在空气阻力，把物体只在重力作用下由静止下落的运动，叫做自由落体运动。

事实上，自由落体运动只有在真空条件下才能发生，但在处理实际问题时，如果下落物体所受的空气阻力比它所受重力小得多，空气阻力便可忽略不计，例如石块从不太高处由静止下落的运动，就可以看成是自由落体运动。伽利略推断：轻重不同的物体从同一高度处自由下落，它们应同时落地，就是说不同物体作自由落体运动时，它们的运动情况是相同的。

① 这里所说的重量是指物体所受重力的大小。

我们可以用实验来验证伽利略的推断。在抽成真空的玻璃管中，一片羽毛和一片金属的下落情况是完全相同的(图 3－36)。打开开关后，空气进入玻璃管，羽毛的下落就明显慢于金属片。月球表面没有空气，宇航员登月时在月球表面进行了许多各种各样的科学实验(课本彩图 8)，其中就包括把铁锤和羽毛在同一高度同时释放的实验，结果它们同时落到月面。

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