论伽利略的自由落体运动

大家都知道，伽利略曾经在比萨斜塔将同样大小的木球和铁球同时从塔顶下落，木球和铁球几乎同时着地。伽利略通过这一实验事实，推翻了原来的错误学说，提出了新的学说――“自由落体运动”：不同的物体从同一高度自由下落，运动的情况与它们的重量没有关系，都是均匀加速运动。

但是，我借助工具书和网络等资料来源查找有关资料后发现，伽利略提出的“自由落体运动”是要有一定的条件的。即要在没有任何阻力的情况下才能成立。但这种没有任何阻力的情况在自然环境中是不存在的，因为有空气阻力的存在。但伽利略的实验结果为什么是同时着落呢？这是因为伽利略的实验地点――比萨斜塔仅有50多米高，而铁球和木球都是比较重的物体，在底空落下时空气阻力几乎没有影响，因此用肉眼看是同时落地。可是如果用精密的仪器进行检测，就会发现其中的差异：铁球比木球先着地。我们由此可以得出：在有空气阻力的情况下，两个物体同时在同样高度的位置同时下落，一定是较重的物体先落地。

我们可以用实验来证明这一点。同样是50米，下落物体是羽毛和塑料泡沫，在无风的天气进行实验。同时将羽毛和塑料泡沫在同一高度下落，结果塑料泡沫先落地。也可以运用资料来证明：气象台曾经测量过一滴雨的下落速度：雨点直径是1毫米的小雨，落地速度是4米/秒；雨点直径为2毫米的大雨，落地速度为6米/秒；雨点直径为3毫米的暴雨，落地速度为8/秒。

这种现象怎么解释呢？想要知道其中的道理，必须先理解物体下落的“终极速度”。所谓的“终极速度”，就是一个物体在几百米乃至几千米的高空中，向地面下落时，落下的速度会不断的增加，会越来越快。与此同时，空气在与物体摩擦的过程中，空气阻力会越来越大。到了一定的程度时，由于物体重量是一个固定的值，在落下时不会增加，空气阻力就会与物体本身的重量平衡，使物体的下落的速度不会在增加，并保持着空气阻力与物体的重量平衡时的速度，这时候的速度就是物体的终极速度。终极速度也可以理解为物体下落时的最高速度。

终极速度和物体着陆时的快慢有什么关联呢？由于每个物每的重量不同，所以终极速度不一样。一个物体越重，受空气阻力的影响就越小，下落的速度就会比较慢到达终极速度，因为空气阻力对一个自由下落的物体影响越小，空气阻力与落体的重量平衡所花的时间就会越长。而轻的物体正好相反，到达终极速度的时间就越短。落体的下落速度与时间是成正比的，晚些到达终极速度的物体，它们的终极速度就会比先到达终极速度的物体快。换句话说，就是重量越大的物体，它下落时的终极速度就越大，从开始下落到落地的时间就越短。

我们可以利用物体下落这一知识来解释一些自然现象。如雾，雾是由许许多多小到几微米、几十微米的极细的小水珠组成的。这些小水珠从云层落下来，因为太轻了，立刻就到了下落的终极速度，这个速度是十分小的，用肉眼几乎看不出有什么变化。这也是雾为什么看起来像漂浮在空中的缘故吧。

我们的身边有着许许多多的科学，只要你仔细观察，就能发现它们。“物体下落”就是一个很好的例子。