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  • 18
  • Jan
  • 2019

同重力場不同重物體 是以相同方式下墜

2019/01/18 09:33
對於兩個重量不同的物體從高空下墜,究竟是同時落地,或是重量重的先落地,存在不同的觀點,科學界對此提出的結論是,在同樣的重力場中,不同重量的物體,是以相同方式下落。

圖/翻攝自CCTV中國中央電視台YouTube
1971年美國太空人大衛史考特在月球表面,同時拋下了鐵鎚和羽毛,兩種物品一起掉落地面,模擬380年前伽利略在比薩斜塔做的落體實驗,只不過這個科學觀點一直存有分歧,因為亞里斯多德和伽利略的看法不同,要檢視兩位西方學者的觀點,這次實驗同樣準備了一根羽毛和一個金屬球,先讓這兩個物品在真空管裡同時下墜,看看結果如何。

主持人尼格買提:「從肉眼上來看,它(羽毛)跟金屬球落地的速度是一樣快的。」

如果只把羽毛放在真空管內,金屬球則在空氣中,高度和釋放時間不變,又會有什麼樣的結果。

主持人撒貝寧:「來!」

主持人尼格買提:「正確答案是什麼來看。」

主持人撒貝寧:「羽毛先觸地。」

透過高速攝影再一次檢視兩個物體的墜落瞬間,確實是羽毛先落地,但是看在學者眼中,這個實驗的結果其實存在許多變數。

大陸中科院研究員曹則賢:「這是一個物理學家,思考了兩千多年的一個問題,因為羽毛這樣的一種形狀的東西,你很難讓它是平直往下下落的,比方說,你有一個小的角動量的時候,它會轉動起來的話,那麼它下落的過程中就可能把它的動能,部分轉化為勢能,那麼它下落可能就慢了,傳說中的所謂在比薩斜塔上的實驗,這個實驗其實大家可以想像一下,它給不出任何結論的,很簡單,它典型的下落時間就是兩秒,兩秒鐘的時間,用人類的眼睛去判斷,所謂的同時釋放和同時下落是不可能的,假設一下我們還用電磁開關往下放,然後我們用特別高速的攝影機,我們判斷一個差不多下落兩秒的物體,我們有一組人測出時間是兩秒加上一納秒,就是10的負9次方秒,那麼另一組呢?我測的是兩秒少一納秒,那麼你會發現有一組說,我在兩秒的時間裡面才僅僅測到10的負9次方秒的誤差,因此我認為它們是同時下落的,另一組說不對,說我在僅僅兩秒的時間範圍內,竟然測到了高達10的負9次方秒的誤差,因此它們不是同步下落的,科學家最後怎麼解決這個問題,在同樣的重力場中,不同重量的物體是以用相同方式下落的。」

換句話說,物體的加速度等效原理只和重力有關,和它的質量、密度、成份、顏色、外型或是其他因素無關,可是即便如此,等效原理直到今天仍舊處在科學家們的辯論和測驗中。

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更新時間:2019/01/18 20:02

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