下雨天下雨的时候大雨点和小雨点哪个落的更快？看完你还怕大雨吗
对待这个问题，如果从重力与速度之间的关系去分析，大雨点较重，下落速度会比较快；而从空气阻力角度去考虑，大雨滴受到了较大的阻力，则下落的速度会比较慢；但是，如果将雨滴的下落过程与伽利略的自由落体实验联系起来，那么，雨滴下落速度与质量无关，从同一高度落下将会同时落地。到底哪一种说法是正确的呢？
十六世纪，意大利科学家伽利略做了一个著名的自由落体实验，他在比萨斜塔上同时掷下两个不同重量的铁球，最终两个铁球同时着地。这个实验说明了任意质量的物体在相同高度做自由落体运动时，下落的时间是相同的，与物体质量无关。所谓自由落体运动，即物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。所以，从严格意义上来说，自由落体运动仅存在于真空状态下，需要排除空气阻力的干扰。倘若在非真空状态下，可以将空气阻力忽略不计的话，物体由静止自由下落的运动也可以看作自由落体运动，例如，成熟的苹果从树上掉落到地面。
那么关键的问题来了，什么情况下可以将空气阻力的影响忽略呢？首先，物体下落的高度不能太高。物体在下落过程中速度越快受到的阻力就越大，空气阻力对物体速度的影响就越明显；再则，物体的重量要较大。重量越轻，物体受到的重力与空气阻力之间的差异便越小，加速度也越小。比萨斜塔的高度只有50多米，且两个铁球的质量都比较大，所以伽利略自由落体实验可以忽略空气阻力，才能让两个铁球同时着地。
由此我们可以知道，雨滴从云层掉落下来，高度较高，且雨滴的重量也不算大，所以不能将其看作是自由落体运动，空气阻力的影响必须考虑在内。雨滴在下落的过程中受到两个相反方向的作用力，一个是方向向下的重力，另一个是方向向上的空气摩擦力。在雨滴下落初期，重力大于摩擦力，雨滴呈现加速度状态。并且，随着雨滴速度不断增大，摩擦力也同时增大。在下落达到一定速度后，重力和摩擦力相当，雨滴受到的力达到了平衡状态，呈现出匀速状态，此时的速度为最终速度。不管是大雨滴还是小雨滴，从云层坠落的过程中的某个时刻一定会达到匀速状态，以最终速度落地。所以，云层的高度决定雨滴的最终速度只与其自身重量相关，雨滴的重量越大，自身重力则越大，其达到的最终速度就越大。因此，同一高度落下的雨滴，重量较大的会先一步落地。
雨滴的下落运动并不能被看作是简单的自由落体运动，在整个过程中，其自身重力和空气阻力都是关键影响因素。试想一下，倘若没有了空气阻力的影响，那么，下雨天人们感受到的雨滴的冲击力还会这么轻微吗？
- 发表于 2019-06-16 11:00
- 阅读 ( 1373 )
- 分类：生活
