对自由落体的深度理解

范凌豪

高三总复习的时候，我们复习到了自由落体，让我对自由落体有了新的理解。重力作为作用力，产生重力加速度，这个运动就是自由落体运动，就是物体没有初速度时，只受重力作用下做的运动。

伽利略和他的助手登上斜塔，让一个重十磅和一个重一磅的铁球，同时由塔上自由下落，轻的和重的几乎同时落地。伽利略把试验重复一次，结果仍然相同。两个不同质量的物体在下降时竟然同时到达地面，这是我第一次学习时无论如何都想不通的。当时我是这样理解的：一辆车的速度是10m/s，一个人的速度也是10m/s。虽然他们的质量不一样，但是他们的速度是一样的。

可是一个硬币和一个羽毛在相同的高度扔下就不会同时落地，这又是为什么呢？这个问题我百思不得其解。在复习时我查询了相关资料：常规物体只在重力的作用下，初速度为零的运动，叫做自由落体运动。自由落体运动是一种理想状态下的物理模型，是任何物体在重力的作用下，至少在最初，只有重力为唯一力量条件下产生惯性轨迹，是初速度为0的匀加速运动。物体下落过程中，除受重力作用外，不再受其他任何外界的作用力或外力的合力为0。但是羽毛与砖头的阻力与其重量的比率不同，所以降落时间不一样。

紧接着我又产生了一个新的问题，我们在学习的时候，知道g=9.8，可是为什么等于9.8呢？原来如果把地球看做是半径r=6371km的球形，地球的质量（m=5.98*10^24kg）看做是集中在这个球的球心，那么用牛顿的万有引力公式计算，地球表面的引力加速度大概是a=Gm/r2=9.83m/s2， 大概就是g。

万有引力到底是受地球的引力作用还是不受力呢？牛顿的引力公式是：F=GMm/r2。而这个公式实际上是由两个公式组合形成的。它们是计算引力的公式：F=mg和计算引力加速度的公式：g=GM/r2。对比一下F=mg和g=GM/r2这两个公式就不难看出，在计算引力F的时候，引力加速度g是一个不可缺少的因素。如果没有g的话，就无法计算万有引力。但是，在计算引力加速度的时候，如果用g=GM/r2来计算的话，就根本不需要力的存在。只要有物体的质量M和距离r就足够了。这说明，引力加速度g并不是由物体所受到的力决定的。G大小的决定与力没有任何关系。不过在现在，普遍被接受的，便是萬有引力是受地球引力的。对于这个问题，我会继续钻研的。

在互联网上查询资料时遇见这样一个问题：一滴水从高处落下来会不会砸死人？所谓降雨，就是高空云层中凝结的小水滴，因为重力超过了气流承载力，而落下来。在密度和形状不变的情况下，越大的物体终末速度越快。雨滴直径通常不过几毫米，5毫米雨滴重量不过0.1克，终末速度大概在9～13米/秒，和自行车最大速度相当;再加上它只是液体，这点能量对人来说啥都干不了。

学习是一件永无止境的事情，我会继续学习下去的。