自由落体：质量会改变物体下降的速度吗？
1·预测
同时从同一高度落下一个轻球、一个中球和一个重球。哪个先落地？
- 较重的球下落得更快并且最先落地。
- 三者以相同的速度下落并一起着陆。
- 较轻的球下落得更快并且最先落地。
2·设置
- 打开 free-fall 预设。您应该看到三个不同大小的球在同一高度排列。
- 将高度探针连接到中球并确认所有三个球都从同一 y-position 开始。
- 运行模拟并使用秒表/帧计数器来计时每个球的下落。
3·收集数据
| 大量的 (kg) | 经过时间 (s) | 下降速度 (m/s) | 势头 (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
在同一张图中，绘制所有三个球的下落速度（y轴）相对经过时间（x轴）的关系图。
4·分析
- 比较轻球、中球和重球在同一时间内的下落速度。你注意到什么？
- 使用您的数据计算每个球的加速度（Δ速度/Δ时间）。与 g = 9.8 m/s² 相比如何？
5·扩展
- 一根羽毛和一个保龄球掉落在真实的空气中不会落地在一起。这个理想化的模拟中缺少什么力量导致了这种差异？
- 月球上的宇航员扔下一把锤子和一根羽毛，然后他们一起着陆。解释为什么月球比地球更适合观看真实物体的演示。
这个实验背后的物理原理
势头
尽管所有三个球在给定时间具有相同的下落速度，但它们的动量不同，因为动量与质量成比例 - 这就是为什么重球尽管下落速度不快，但在撞击时会造成更大的伤害。