发布时间:2024-10-29 15:56:07 作者 :冶金资讯 围观 : 0次
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球体积公式V=(4/3)πR³,圆柱体积公式 V=πR²h,铁球的体积就等于完全没入水中后,水面上升的体积, (4/3)πR³=π16²x9,解得R=12厘米
伽利略在比萨斜塔“两个铁球同时落地”的实验脍炙人口,但大部分史学家都认为这个故事是虚构的。
伽利略的学生维瓦尼为老师写的传记中描述了这个实验:25岁的伽利略在比萨担任教授时,召集了比萨大学的教授和学生来观摩这个实验。他在比萨斜塔上扔下了两个不同重量的球,结果两个铁球同时落地,推翻了亚里士多德“物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的,物体越重,下落得越快;反之,则下落得越慢”的错误论断,轰动一时。
这个故事广为流传,并且演变出不同的版本,不过基本情节相差不大。但伽利略真的在比萨斜塔上做过这个实验吗?
未必。
翻遍史书,这个故事的唯一来源就是维瓦尼的记载。而伽利略自己在1591年写的小册子《论运动》中,曾多次提到物体从塔上落下的实验,并对同时落地做出了自己的解释。但他并没有指明这座塔是否就是比萨斜塔,也并没有肯定这个实验是他自己做的。
如果这个实验当时真的那么轰动,应该可以在其他资料中找到蛛丝马迹,可惜从来没有,只有维瓦尼孤零零的记载摆在那里。而且维瓦尼1638年才成为伽利略的助手,而这个时间距离所谓的比萨斜塔实验已经过去了差不多50年,更增疑惑。
至于维瓦尼的伽利略传记虽然是研究伽利略的珍贵资料,但史学家们发现这本书里充满了维瓦尼这个伽利略脑残粉吹嘘、夸大的不真实描述,其用意无非就是拔高其师伽利略的历史地位。这就尴尬了。
事实上,就算伽利略真的在1589年爬上比萨斜塔当众做了这个实验。难道之前就没人做过类似实验推翻了亚里士多德的观点吗?有!所以这根本算不上什么重大的突破。
自由落体实验在伽利略之前,早就有人做过,并留下了史学记载。而且早在公元6世纪的时候,拜占庭的学者菲罗波努斯就明确地描述过类似的落体实验,指出轻物并不会比重物晚落地多久,许多别的中世纪学者也都早就有过相同的论述。
1576年,意大利有一位数学家在他的著作中提到自己做过自由落体实验。他是将重20磅与重1磅的铅球从同一高度释放,结果在同一时刻落地,他还表示他没法拯救亚里士多德的教义。荷兰的斯悌文在他1586年的著作中更明确地记载有自由落体实验:“反对亚里士多德的实验是这样的,让我们拿两只铅球,其中一只比另一只重10倍,把它们从30英尺的高度同时丢下去,落在一块木板或有什么可以发出清晰响声的东西上面,那么,我们就会看出轻球并不需要用重铅球10倍的时间,而是同时落到地板上,因此它们发出的声音听上去就像是一个声音一样。”斯悌文是荷兰物理学家,对静力学作过深入研究,非常重视实验和实际应用。
而且这里还有一个BUG无法避免,伽利略自己本人就在论著中好几处提到这样的现象:当我们同时放开一个轻物和一个重物时,似乎轻物总是刚开始下落得快,而重物则慢慢追上并反超。20世纪80年代,一些科学家再一次进行了这个著名的实验,用现代高速摄影机证实了这个问题:抓住重物的手因为肌肉疲劳,总是会不自觉地比另一只手迟松开一点。
也就是伽利略自己都发现,真要做这个所谓的比萨斜塔实验,他是不可能“同时”放开轻的铁球和重的铁球的哦!
因为没必要。
毕竟人家是划时代的物理学家,完全可以通过理论分析来证明亚里士多德的理论是错误的。去做这样的实验不是显得逼格不够高甚至有些傻么。
两个铁球,一个10斤,一个1斤。按照亚里士多德理论,10斤快的多,1斤的慢。那么把两个球用1斤的铁链子栓到一起,一起扔,1斤的球会拖慢10斤的球。最后的结果是一个12斤的东西下落速度就会比10斤的慢。这就前后矛盾了。
基于以上分析,很多人认为伽利略是没有必要去做实验的,很有可能是其他人知道伽利略的推断后去做的。不管实验谁做的,两个铁球同时落地的故事都是现代物理学的萌芽,也是很多人的科学启蒙。
其实根本就不需要做实验。
如果重的比轻的下落的快,那么,假设把一个一磅的铁球和一个十磅的铁球绑在一起,它的速度应该是更快呢还是慢一点?绑在一起后重11磅,好像应该更快,但是一磅的那个应该把十磅的拉慢!结论就是自相矛盾的!亚里士多德的理论不攻自破了!
做不做这个实验无所谓,关键是应该搞清楚为什么不同重量的物体做自由落体运动时为什么速度一样快。这个原理可能有些人还不知道,昨天就遇到一个叫“脑筋第一弯”的,问这样的问题。其实原理很简单,就是重量越大的物体与地球发生的引力作用越大,重量小的物体与地球间的引力作用也小,所以自由落体运动时不论是重量大小,重力加速度是不变的。
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