做自由落体运动,经过相同的时间,速度的变化量相同吗?
做自由落体运动,经过相同的时间,速度的变化量是相同的。做自由运动的物体,只受重力这一个外力的作用,且做加速运动,加速度等于重力加速度。
一、伽利略的重大发现
意大利科学家伽利略曾经为了检测物体运动之间的关系,就做了一个实验,实验内容是这样的:伽利略把一个钢球从一块长木板的一端滚下,记录此次经过长木板的时间,改变长木板的角度,再次记录,得出钢球在两倍的时间内走出了四倍的距离,打破了原有亚里士多德的在相同时间内运动相同距离的结论。因为有重力加速度的存在,钢球并不是做迅速运动,而是做一个匀加速运动,位移和时间刚好呈平方关系。
二、做自由落体运动物体的受力
我们都知道现实生活中不可能存在真正的自由落体运动,因为自由落体运动指的是物理在受除了重力这一个外力作用下做初速度为零的匀加速运动,在现实生活中还会受到空气阻力的影响,即使这样,物理受力的合力方向也是竖直向下的,注意:这里的竖直向下并不是垂直向下,并且没有指向地心。因为物体还收到一个向心力的作用。正因为物体的合力方向竖直向下,所以根据牛顿第二定律,加速度方向和合外力方向相同,在地球上,减去了空气阻力后就是物体的合外力方向以及大小。
三、速度变化量的计算
根据牛顿第二定律,加速度等于合外力与物体质量的比值,这样我们很容易得到当地的重力加速度。物体在做自由落体运动,也就是在做初速度为零的匀加速运动,并且做匀加速或匀减速的物体的速度满足v=v(初速度)+a(重力加速度)*经过的时间。通过这个公式,我们也很容易就能得到在各个时间末物体的速度。