由實(shí)驗(yàn)可以看見,將空氣抽出去后,沒有了空氣阻力的影響,羽毛和兵乓球下落得同樣快。在現(xiàn)實(shí)生活中人們之所以看見物體下落的快慢不同,是由于空氣阻力的影響。若果沒有空氣阻力,所有物體下落的快慢都一樣。
物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),叫作自由落體運(yùn)動(dòng)(free-fall)。這些運(yùn)動(dòng)只在潮流中才會發(fā)生。在有空氣的空間,假如空氣阻力的作用比較小,可以忽視,物體的下落可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。
通常我們看到物體從高處下落就是落體運(yùn)動(dòng),而自由落體運(yùn)動(dòng)就是物體從靜止開始,即初速率為0開始下落,除此之外自由落體的速度,在下落過程中只有重力而沒有其他力的作用,簡單講就是只受重力。
例如一個(gè)鐵塊和一張紙從同一高度同時(shí)靜止下落,鐵塊會很快落地,而這張紙會漸漸飛舞出來,這是由于它們在空氣中運(yùn)動(dòng)自由落體的速度,遭到了空氣阻力,鐵塊遭到的空氣阻力特別小,可以近似地看作自由落體運(yùn)動(dòng);而紙片則不能,如果將這張紙揉成一個(gè)紙團(tuán),從同樣的高度靜止釋放,那運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不一樣了,這就說明空氣阻力的影響是很大的,不能忽視,所以一張紙的下落不是自由落體運(yùn)動(dòng)。
注意:在小學(xué)階段,若果一個(gè)物體從高處干凈俐落的掉在地上,可以看做自由落體運(yùn)動(dòng);若果是漸漸落出來,就不是自由落體運(yùn)動(dòng)。其實(shí)在更多的時(shí)侯題目會說明不計(jì)空氣阻力,這時(shí)侯可以直接看做自由落體運(yùn)動(dòng)。
再來看一下自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。首先自由落體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng),但是下落的速率越來越快,所以是一個(gè)加速直線運(yùn)動(dòng),通過《研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》的實(shí)驗(yàn)可以得到推論,自由落體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)勻加速直線運(yùn)動(dòng),這個(gè)運(yùn)動(dòng)的初速率,加速度大小通過實(shí)驗(yàn)可以估算,大約是,這個(gè)加速度稱作自由落體加速度,也稱作重力加速度,用g來表示,自由落體加速度是一個(gè)矢量,方向是豎直向上的。
所以自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是:自由落體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)初速率為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng),加速度是自由落體加速度g,方向豎直向上。
重力加速度是一個(gè)十分重要的數(shù)學(xué)量,精確的實(shí)驗(yàn)發(fā)覺,在月球表面不同的地方,g的大小通常是不同的。
截取自人教版《高中數(shù)學(xué)》
從表格中可以觀察到,兩極的重力加速度最大,赤道處的重力加速度最小,經(jīng)度越高,重力加速度的值就越大。不僅經(jīng)度,高度對重力加速度的值也有影響,例如在同一經(jīng)度上,高度越高的地方重力加速度的值也就越小。世界各地的重力加速度g的值不同,在估算時(shí)一般取,若果是簡略計(jì)算取。
總結(jié)
初速率為零,只受重力的運(yùn)動(dòng)稱作自由落體運(yùn)動(dòng);做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān);物體自由下落做的是初速率為零,加速度為重力加速度g的勻變速直線運(yùn)動(dòng),方向豎直向上;g一般取,簡略估算時(shí)取。