



您有没有注意到,当电梯开始下降的时候,您有什么奇怪的感觉?有一种异常的轻盈感,就像一个人坠落深渊时所体验的那样……这只不过是一种失重的感觉:在电梯开始下降时,您脚下的地板已经开始下降,而您还没有来得及获得同样的下降速度,所以您的身体几乎没有压在地板上,因此重量变得很轻。过一会儿,这种奇怪的感觉就会消失了。您的身体比匀速下降的电梯更快地下降,从而给地板施加压力,再次恢复到原来的全部重量。
把砝码挂在弹簧秤的钩子上,如果砝码迅速下降,请注意指针的移动方向(为了方便起见,将一块软木放在秤的槽中,并注意其位置的变化)。您会发现,在下降时,指针显示的不是砝码的全部重量,而是小很多的重量!如果弹簧秤自由落下,并且在坠落时能够跟踪观察它们的指针,那么您会注意到砝码在坠落时没有任何重量:指针在零位。
最重的物体在坠落的整个过程中也会变得完全失重,这一点我们很容易理解。物体的“重量”指的是物体下拉其悬挂点或压在其支撑点上的力。然而, 坠落的 物体不会对弹簧秤施加任何拉力,因为弹簧会与物体一起下降。当物体在自由落下时,它不会向下拉任何东西,也不会压着任何东西。因此,问一个物体在落下时有多重,就像问一个物体在没有重量时有多重一样。
力学的创始人伽利略早在17世纪就写过《关于两门新科学(力学和位置运动)的对话和数学证明》
。“当我们试图阻止肩上的重物落下时,才能感觉到肩上的重物。但是如果我们与背上的重物以相同的速度落下时,那么它还怎么能给我们带来压力和负担呢?就像我们想用长矛(不把它从手上扔出去——雅·别莱利曼注)击中在我们前面奔跑且与我们速度一样的人。”
下面一个简单的实验直观地证明这些推理的正确性。
把一个夹碎胡桃用的铁钳这样放在天平一边的秤盘上,使它的手柄在秤盘上,另一头用绳子挂在天平横杆的钩子上(图24)。在另一边秤盘上放足够的重量,使天平保持平衡。把一根点燃的火柴放在绳子上;绳子会被烧断,铁钳上面那截也会掉在秤盘上。
图24 证明坠落的物体失重的实验
这时天平会发生什么呢?当上面的那截还在掉落时,带铁钳的那个秤盘是否会下降?还是会上升或者保持不动?
现在,您已经知道自由坠落的物体没有重量了,那么您可以提前给出正确的答案:秤盘应该会有瞬间的 上升 。
事实上铁钳挂在上面的那截,虽然仍然与下面的手柄连在一起,但它在下降过程中对秤盘的压力小于静止状态下对秤盘的压力。铁钳的重量在这一刻减少了,秤盘自然就会上升了。