由實驗可以看見,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。在現實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動,叫作自由落體運動(free-fall)。這些運動只在潮流中才會發生。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動。
通常我們看到物體從高處下落就是落體運動,而自由落體運動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。
例如一個鐵塊和一張紙從同一高度同時靜止下落,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動自由落體的速度,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動;而紙片則不能,如果將這張紙揉成一個紙團,從同樣的高度靜止釋放,那運動狀態就不一樣了,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動。
注意:在小學階段,若果一個物體從高處干凈俐落的掉在地上,可以看做自由落體運動;若果是漸漸落出來,就不是自由落體運動。其實在更多的時侯題目會說明不計空氣阻力,這時侯可以直接看做自由落體運動。
再來看一下自由落體運動的規律。首先自由落體運動是一個直線運動,但是下落的速率越來越快,所以是一個加速直線運動,通過《研究自由落體運動的規律》的實驗可以得到推論,自由落體運動是一個勻加速直線運動,這個運動的初速率,加速度大小通過實驗可以估算,大約是,這個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矢量,方向是豎直向上的。
所以自由落體運動的規律是:自由落體運動是一個初速率為零的勻變速直線運動,加速度是自由落體加速度g,方向豎直向上。
重力加速度是一個十分重要的數學量,精確的實驗發覺,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《高中數學》
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,經度越高,重力加速度的值就越大。不僅經度,高度對重力加速度的值也有影響,例如在同一經度上,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,在估算時一般取,若果是簡略計算取。
總結
初速率為零,只受重力的運動稱作自由落體運動;做自由落體運動的物體下落的快慢與質量無關;物體自由下落做的是初速率為零,加速度為重力加速度g的勻變速直線運動,方向豎直向上;g一般取,簡略估算時取。