伽利略在比萨斜塔上做的那个实验说明物体下落速度和质量不成正比,铅球和木球一起落地,可是为什么会这样呢?我怎么觉得下落速度就是与质量成正比的啊?就是越重下落越快.而且不是老人

Question

伽利略在比萨斜塔上做的那个实验说明物体下落速度和质量不成正比,铅球和木球一起落地,
可是 为什么会这样呢?我怎么觉得下落速度就是与质量成正比的啊?就是越重下落越快.而且不是老人老说：越重的人骑自行车下坡的时候下的越快么?
我问的为什么

Answer 1

伽利略以前的人,对重力加速度几乎一无所知,他们相信书本上记载的 亚里士多德的信条：同样大小的物体,其坠落速度和它的密度成正比.物体 愈重,坠落得愈快.伽利略不相信这种结论是正确的.据说,他拿了两只形 状和大小都一样的铅球和石头,登上比萨斜塔的顶部.他举起双手,同时将 两物体松开.两物体越来越快地往下坠落,最后铅球和石头同时落到了地面.为了搞清物体下落的规律,伽利略做了许多实验.他让一只金属小球从 光滑的斜面上滚下来,此时,小球滚下的情形和自由下落的情形十分相似,
只是速度慢得多.伽利略用了一只简单的水钟,记录下了小球滚下的路程.伽利略从多次的记录中发现,一个物体从高处下落的速度,会随着下落的时 间越来越快,并把这个规律用精确的数学公式表示了出来.
是什么原因促使物体以越来越快的速度坠向地面呢?伽利略对此也曾猜 想过：这可能是地球对物体的引力吧!
牛顿的发现
依萨克·牛顿,1642 年生于英格兰乌尔索普小村的农民家庭,父亲在他 出世之前就去世了.三年后,母亲又改嫁,被继父带往新居.牛顿从此由外 婆来照料,并进到乌尔索普村立小学接受教育.14 岁那年,牛顿的继父又去 世,母亲带着三个儿女,回到乌尔索普农家,过着更为贫寒的生活,幸而牛 顿的舅父安斯考对这位少年人很有兴趣,帮助牛顿进到了格蓝珊公立中学,后来又帮助他考进了剑桥大学三一学院,这就是牛顿一生事业的开始.
1665 年的牛顿犹如一粒成熟的种子,开始吐芽,预示着科学上就要开出 灿烂的花朵.这时,已经有几个重大的问题在牛顿的脑海中盘旋：是什么原 因约束着一颗巨大的行星如此规则地沿着椭圆轨道绕太阳旋转?又是什么原 因使物体以越来越快的速度坠地?这两者之间存在着联系吗?这三个问题的 提出,本身就是一个了不起的成就.科学上的重大发现,往往是把两个表面 上看来几乎完全无关的事件联系在一起后才完成的.
据说,牛顿在乌尔索普家中的苹果园,看到一只苹果落地,从而联想到
引力的问题.苹果以越来越快的速度落向地面,是由于地球对苹果吸引力的 缘故.地球既然对苹果有吸引力,那么它为什么不可以对月球有吸引力呢?正是这个力起到了一根无形的绳子作用,迫使行星绕太阳旋转,也迫使月亮 绕地球旋转.
牛顿是个数学上很精通的天才,到了 1685 年,他在科学上更加成熟了.
那时,他不但搞清了地球的正确半径,还掌握了力、加速度和物体重量的关 系.特别是他证明了：一个具有引力的物质组成的球吸引它外边的物体时,就好像所有的质量都集中在它的中心一样.把太阳、行星、月球都当作一个 质点看待的简化计算方法显然合理.这就把粗略的近似计算提高到了极其精 密的证明.万有引力的正确表达公式,终于在牛顿手中得到了.
万有引力定律的表述是：两个物体彼此以力在相互吸引着,力的大小和
两个物体的质量的乘积成正比,与两者之间的距离的平方成反比,公式的形 式是：
F G
M 1·M 2
R 2
式中 M1、M2 表示相互吸引的两个物体的质量；R 表示两物体之间的距离,
G 表示引力常数.万有引力定律,把天体间的力和地上的引力的联系建立起来了.牛顿写
到：“如果我们设想抛射体的运动情况,就可以很容易地理解到为什么行星 可以保持在某条轨道上：因为一粒水平射出的石子,由于它本身的重量（地 球对它的引力）,使它不得不离开直线轨迹?,并在空中描出一条曲线,最后落到地面上；射出的速度愈快,它的射程越远.所以我们设想石子的速 度增加得非常之大,以致射程越过了地球的界限,从地球上擦过去了.”月
球和今天的人造地球卫星,正是牛顿所描述的这种情景.
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