大铁球与小铁球同时落地吗?

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(首)同时。因为同一地点的重力加速度一样。

大球的体积大,因此受到的空气阻力也大,若考虑这个十分微小的空气阻力,理论上讲,反而小球先落地。

重的铁球先落地,重力越大产生的引力越大,是万有引力作用的结果。万有引力的大小与两个物体间距离的平方成反比,而与物体相互间的位置无关。

大铁球先落地!

这和空气阻力有关,和铁球单位风阻面积与重量之比有关。换言之,两个铁球的单位重量所受风阻是不一样的,铁球越大,单位重量所受风阻就越小,下降速度就越快,因此,大铁球自由落体时单位重量受到的空气阻力相对较小,会率先落地。

在流体环境,是重物先落地,这也是亚里士多德物理学的结论,他没探究真空环境,因为他认为不存在真空。其实结论是显而易见的,不要当亚里士多德傻,把铁球放在水中下沉和在空气中下落,原理是一样的。

那么伽利略“斜塔实验”到底是怎么回事呢?真实的 历史 是伽利略根本没做这个实验,这个虚拟实验是伽利略在其名著《对话》中虚构的思想实验,重点是逻辑论证,而非实证。事实上,物体在流体中遇到阻力是当时众所周知的,教堂上任何一个教师都会给学生做如下实验:拿一张纸,放下,它飘落地面,捡回来,是同一张纸,揉成一团,同样放下。这种实验难道伽利略不知吗?他当然知道,所以他的结论,不是指存在阻力的环境,而是理想的无阻力情形,这是他从斜面实验外推出来的结果!伽利略考虑到空气阻力存在,就在虚构的“实验”中用很重的铁球来说事,两个球尽管重量不同,但预料空气阻力不足以使结果差异明显,他就说了这么个故事。这个故事,被他的学生写《伽利略传》时当作真事写进去了——意大利佬说话夸张世界闻名——于是假事一直以来被当作真事传播,甚至写进教科书。

伽利略“斜塔实验”,在后世被众多科学家百般证明过。有人真的去做这个实验,比如把球放进井中,靠声音辨别先后,结论可想而知,就是因为球足够重且距离短,测不出真实结果。也有人用伽利略自己的逻辑反驳,维护亚里士多德:伽利略说两个球用链子牵连,那么按照亚里士多德的观点,这是同一个物体,肯定同时落地。

总之,事实是伽利略不会傻到真做这个实验,理论又证明在真空环境下他的确是对的。这里问题的关键是:理想状态下的物理规律如此,但在现实中必须用相关因素修正,把阻力因素引入运动分析,结论的确是重物先落地。

没有独立思考的人,就会轻信有人说伽利略推翻亚里士多德,但 历史 真实的情况,恰恰是伽利略很崇拜亚里士多德,他是想维护亚里士多德。亚里士多德的结论实际上没错,只是双方解释问题的前提不同,一个是真实环境,一个是理想状态,在考虑全面因素之后,两者的结论是一致的。范式不同,结论一致,这是验证理论正确性的手段之一。
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