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2.8 物体落下时的重量

“失重”这个概念,大家都不陌生,这个概念同坠落物体的运动情况有关。最直观的体验就是坐电梯。当我们步入电梯,让电梯下行时,我们会有一种飘起来的感觉,完全感受不到自己的体重,可很快就会恢复正常。在你感受不到自己体重的时候,这时的感觉就是失重。其实并不是你的体重变轻了,而是在电梯启动的时候你脚下的电梯板已经具备一个下降的速度,而你自身还不具备这个速度。在那一瞬间,你对于电梯地板几乎没有任何压力,所以你感到体重变轻了,自己好像浮在空中。可很快你也开始下降,对地板产生了压力,那种失去重量的感觉也就消失了,仿佛是你又恢复了自己的体重。

如果我的描述依然不是很直观,那么我们就用一个小实验来证明。把一个砝码挂到弹簧秤的秤钩上,为了便于观察秤和砝码一起运动时数值的变化,我们在秤的缺口处放上一小块软木,然后观察软木的位置变化。

现在将挂好砝码的弹簧秤向下迅速移动,你会发现读数显示的重量值要远远小于砝码的重量值。如果你让这个秤做自由落体运动,并且你有方法能够在秤落到地面之前观察读数的变化,你会发现,砝码在坠落时是没有重量的,指针一直停留在零这个位置上。你也可以用另一个方法来证明,先找一个天平,再找一把我们常用的夹坚果的钳子,放在天平的一个托盘上,放置的方法如图2-10所示,把它的一个柄放在天平的托盘上,另一个柄用细线系在天平的横梁钩上,然后在另一边的托盘上放置重物,使天平达到平衡。之后点燃一根火柴,用火柴烧断细线使前面提到的那个钳柄完全落入盘中。这样一来你会看到在钳柄落下的那一瞬间,它所在的盘子会上升。

图2-10 证明落体不会失重的原因

这两个实验都说明了一个问题,在坠落的过程中,再重的物体也会变得完全没有重量。我们在这里所说的“重量”是指物体牵拉悬挂点或者压迫支撑点的力。而物体在坠落过程中,不会对秤上的弹簧产生任何压力,所以坠落的物体不会有任何重量。

早在17世纪力学的奠基人伽利略就意识到这样的情况,他曾经说过:“假如我们和我们肩上的重物同时下降,重物还怎么能压迫我们让我们感到沉重呢?” 7t5PMMZelubu+3KKtISxnY5NifPCBqenLQAWNatmzwKv5BhPQz13iqh3VDw8sVjB

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