落体狂飙：铁球Vs.羽毛，谁更快？

刘雪松 闫娜 耿德路

数百年前，在伽利略的组织下，一大一小两个铁球相约在比萨斜塔进行自由落体竞速赛。在众人的见证之下，它们“两兄弟”打成了平手，证明了自由落体运动与物体的质量和体积无关。

不过， 我们却时常发现，羽毛、纸张……总是慢悠悠地飘落。

于是，铁球打算邀请羽毛来一场自由落体竞速赛。

在它看来，稳操胜券，羽毛输定了！

羽毛可怜巴巴地找到你帮忙，它不想输得太难看。

赛道指定技术——落管

估计你也知道，轻飘飘的羽毛不像沉甸甸的铁球，它很容易受到空气的影响，兜兜转转只能慢悠悠地飘落。这才给了铁球莫大的自信。

你想：要是能消除空气的影响，是不是就能帮到羽毛了？

是的！科学家也是这样想的。为此，他们设计了几套先进的自由落体竞速“赛道”——落塔、落管、落井。

这些赛道，实际是依赖于落管技术修建的一根根竖直的、长长的管道。它们的主要区别就是装置高度的不同。为了实现“真·自由落体”，科学家会使用真空泵将管道内的空气抽出，尽可能地将空气对参赛选手的影响减至零！

竞速狂飙，拒绝空气干扰

根据自由落体的运动方程（h =1/2gt 2）进行简单的估算，如果整场比赛持续三秒，那么，至少需要45 米高的赛道来承办这项比赛。

好在落管技术在设计上非常灵活，能够提供的赛道高度从几米至几百米不等，完全可以满足本次比赛的需要。不止如此，赛道空间也很宽裕，要是其他诸如气球、木板等大小、重量不一的选手也想来参赛，一样是没有问题的。

铁球Vs. 羽毛，比赛开始！

顷刻之间，铁球和小羽毛同时从赛道最高点开始下落！

在重力的作用下，它们开始做自由落体运动。

铁球侧身一看，惊道：咦？羽毛怎么没被甩下？

羽毛微微一笑，继续跟铁球齐头并进！原来，因为落井技术打造的赛道内无比接近真空，空气阻力对羽毛的影响几乎可以忽略不计。两位参赛选手将处于完全失重的状态！

20 米，30 米……选手之间没有拉开一点差距！

最终，铁球和羽毛一路落体狂飙，同时到达终点——铁球没有赢，羽毛没有输！

复原失重，重现太空神奇

得益于落管技术，你成功地帮助了羽毛。那么，你是否想到， 这条由落管技术打造的赛道，已经将神奇的太空现象挪到了眼前——数秒之内的失重状态，已经如同在太空之中遨游一般。

在生活中，将水和食用油混合在一起，静置一段時间后，因为两者密度的差异，会出现明显的分层现象。而在太空中，由于失重，这样的上下分层现象将不复存在，取而代之的会是像蛋清和蛋白那样层层包裹的壳核结构。

此外，太空的失重状态也会引发液体、熔体很多有趣的变化。这些不断吸引着科学家的目光。落管技术能在地球就模拟出这样的条件，帮助科学家完成很多失重状态下的研究任务！

而善于观察的同学们，从铁球和羽毛的竞速赛中也许还能学到更多物理知识。将来某一天，说不定你能直接带着“羽毛”，借助高耸入云的落管，攀升至神奇的太空！