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亚里士多德认为更重的物体会受到更大的朝向(重物体和轻物体哪个坠落的快)

导语:重物和轻物哪个下落得更快——亚里士多德和伽利略各对了一半

两千多年前的古希腊哲学家亚里士多德认为:物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的,物体越重,下落得越快;反之,则下落得越慢。

17世纪时,意大利科学家伽利略对这种观点提出了质疑。他在1638年写的《两种新科学的对话》一书中指出:根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大,假定大石头下落速度为8,小石头下落的速度为4,当我们把石头拴在一起时,下落快的会被下落慢的拖着而减慢,下落慢的会被下落快的拖着而加快,结果整体系统的下落速度应该小于8。但是两块石头拴在一起,加起来比大石头还要重,根据亚里士多德的理论,整个系统的下落速度应该大于8。这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地。伽利略由此推断重的物体不会比轻的物体下落得快。

亚里士多德错了吗?未必。

因为亚里士多德并没有说“重的物体和轻的物体从相同的高度同时下落”呀。重的物体和轻的物体下落分两种情况:一、从相同的高度同时下落。二、从相同的高度分别单独下落。(都忽略空气阻力。)

伽利略全对吗?未必。伽利略说对了一半,即“质量不同的两个物体,从相同的高度同时自由落体,忽略空气阻力,这两个物体将同时落地。” 这个观点是对的。

对于质量不同的两个物体,位于相同的高度,忽略空气阻力,它们受到的重力加速度是相同的,所以它们下落时的速度是相同的。对于地球来说,也会以一个微乎其微的速度向它们运动,地球不会偏向任何一个物体。所以这两个物体当然会同时落地。

但伽利略并没有探讨“质量不同的两个物体,从相同的高度,分别单独下落” 的情况。

伽利略并不能证明”质量不同的两个物体,从相同的高度,分别单独下落时,到达地面所用的时间相同。”

事实上,对于质量不同的两个物体,忽略空气阻力,从相同的高度,如果同时下落,它们一定同时着地;如果分别单独下落,则质量大的物体与地球相遇所用的时间短,质量小的物体与地球相遇所用的时间长。

所以亚里士多德也对了一半。

可以简单地设想一下,对于月球,由于万有引力,月球和地球相互吸引,月球向地球靠近,地球同时也会向月球那个方向运动。两者是同时向对方运动的。(理想状态时,两者可以相遇。)

如果此时把月球换成一个10千克的铁球,铁球由于位于原来月球的位置上,它受到的万有引力加速度不变,向地球运动的速度等于之前月球向地球运动的速度。但对于地球来说,受到的万有引力就大大减小了,几乎减小到0,那地球向铁球运动的速度将变得很小,只比0大一点点,接近0。这样铁球与地球相遇就要比月球与地球相遇所用的时间长。

简单地说,月球和地球都是互相拉着对方向自己这边运动,当然两者会更早相遇。月球如果换成铁球,(相同的距离,)相当于只有地球拉着铁球向自己这边运动,铁球对地球的拉力几乎为0,两者相遇时间将加长。

质量不同的两个物体,忽略空气阻力,从相同的高度,分别单独下落,则质量大的物体与地球相遇所用的时间短,质量小的物体与地球相遇所用的时间长。

证明过程如下:

如图

(忽略空气阻力)1磅重的铁球和10磅重的铁球大小相同(可以把1磅重的铁球铸成空心的),它们距离地面的高度相同,都是100米。

万事万物都有万有引力,铁球也有万有引力。

铁球和地球是互相吸引的。铁球落向地球,同时地球也会向铁球运动,不管这个运动的速度有多么慢,距离有多么小,但这个事实是确实存在的。

10磅重的铁球对地球有万有引力,地球便会“奔跑”向它,设“奔跑”的速度是a米/秒。

1磅重的铁球对地球也有万有引力,地球也会“奔跑”向它,设“奔跑”的速度是b米/秒。

质量越大的物体,产生的万有引力越大。所以10磅重的铁球对地球产生的万有引力要大于1磅重的铁球对地球产生的万有引力。

所以a米/秒 大于 b米/秒 。

10磅重的铁球和1磅重的铁球距离地面的高度相同,所以受到的重力加速度是相同的,都是9.8米/秒,所以它们“奔跑”向地球的速度是相同的。

所以地球和10磅重的铁球相遇所用的时间短一些。地球和1磅重的铁球相遇所用的时间长一些。

即10磅重的铁球落地用的时间短,1磅重的铁球落地用的时间长。

总结:对于质量不同的两个物体,忽略空气阻力,从相同的高度,如果同时自由落体,它们一定同时着地;如果分别单独下落,则质量大的物体与地球相遇所用的时间短,质量小的物体与地球相遇所用的时间长。

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