為什麼物體會以相同的加速度落地?

想象一下,拿兩個形狀相同但重量不同的物體,讓它們從相同的高度自由落下。你認為哪一個會先落到地面上?你的第一直覺可能是重的物體會先落地,因為重物下降更快。這對嗎?實際上這是不對的。事實證明,兩個物體都會在同一時間撞擊地面。

為什麼物體會以相同的加速度落地?

物理學家伽利略首次證明了這一點。伽利略所做的實驗,就是讓兩個球體從比薩斜塔上自由落下,他發現這兩個球體正好同時觸地。但是現在的問題是為什麼會這樣?為了理解這一點,首先需要了解力以及物體之間力的相互作用關係,也就是由於力的作用,物體會移動或加速多少。

為什麼物體會以相同的加速度落地?

為此,需要假設我們持續不斷地,以相同的方向和相同的力,推動兩個質量不同的物體。透過推動這兩個物體,我們對它們施加了力,這使得它們加速。如果兩個物體的質量不同,它們將以不同的速度加速。因此,我們可以得出結論,力和加速度之間的關係由物體的質量決定。

為什麼物體會以相同的加速度落地?

這種關係可以用牛頓第二定律數學表達。它指出施加於任何物體的力F,等於其質量M乘以加速度a。 因此,透過保持恆定的力,質量的變化將產生正好相反的加速度變化。下面讓我們繼續來了解重力。據說在17世紀,年輕的艾薩克·牛頓坐在樹下,當時他注意到一個蘋果從樹上掉下來。這引起了他的思考,為什麼蘋果垂直下落而不是向其它方向運動?是什麼引起了這一現象?正是對這一普通現象的思考,牛頓揭開了引力理論的開端。

為什麼物體會以相同的加速度落地?

引力的大小取決於兩個因素,第一個是兩個物體各自的質量,第二個是它們之間的距離。兩個物體的質量越大,它們之間的作用力就越大。將兩個物體靠近在一起,引力也會增加。透過改變自由落體的物體質量,作用在其上的重力也將精確地改變相同的比例,根據牛頓第二運動定律,因此物體的加速度保持不變。總結一下,無論物體的大小,只要它作自由落體運動,在不考慮空氣阻力影響的情況下,其加速度也將始終保持恆定。

為什麼物體會以相同的加速度落地?