雨点下落的秘密

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  下雨了,雨点有大有小,它们从空中落下,速度都一样吗?是大雨点快,还是小雨点快呢?有4种看法。
  A:大雨点落得快。雨点个大重量大,受到的重力就大,速度就快呗!
  B:一样快。物体自由下落的速度和它本身的重量是没有关系的。
  C:自由落体的速度是和时间成正比的,从云层高处落下的雨点比从低处落下的要快。
  D:必须考虑空气阻力的影响,轻的东西受到的阻力小,应该是小雨点落得快。
  你看,好像都有道理,可到底谁的回答是正确的呢?
  那么,我们就从最简单的物体下落速度说起吧。十六世纪以前,一般学者都认为轻重不同的两个物体从同一个高度下落,一定是重的物体先落地。但伽利略却不轻信。一天,他登上了意大利的比萨斜塔,从50 多米高处让同样大小的铅球和木球同时下落,铅球要比木球重20 倍,照理说,铅球下落的速度应比木球快20倍,可是实际上,两个球差不多同时落地。因此,伽利略利用实验证明,不同物体从同一高度自由下落,运动情况与它们的重量没有关系,都是匀加速运动。
  但是“自由落体运动”是有条件的,就是不考虑空气阻力。可自然条件下是存在空气阻力的,只有在落体的高度不太高,且比较重的情况下才可以忽略空气阻力。伽利略的比萨斜塔实验高度只有50 多米,用的铅球和木球都比较重,所以空气阻力的影响不够明显。如果物体是从几百米,甚至上千米的高度落下来,那就不一样了。这时在物体开始下落的一段时间内,速度越来越快,空气阻力也随着速度的加快而急剧增大。当速度大到一定程度时,空气阻力的大小会等于物体本身的重量,这个时候物体才会匀速下落,而不再是加速下落了,人们称这一时刻的速度为“终极速度”。
  不同物体的“终极速度”并不相同。比较轻的物体,受到空气阻力的影响大一些,它会早一些达到终极速度;比较重的物体,受到空气阻力的影响小一些,就会晚一些达到终极速度。晚一点达到终极速度的物体,它的终极速度比早达到的要大,换句话说,就是重量越大的物体,终极速度也越大。
  雨点都是从几百米,或几千米高空落下来,不论是大雨点还是小雨点,在降到地面以前,都早已达到自己的终极速度了,所以雨点下落的“高度”对它们落地的速度没有影响。而终极速度只和重量有关,大雨点重量大,它的终极速度就大些。最后得出的结论是:第一,雨点落地的时候都是匀速运动;第二,大雨点的速度比小雨点的速度快。因此,答案A是正确的。
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