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亚里士多德|一片羽毛和一个铁球，在真空中同高同时落下，哪个先落地？

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亚里士多德|一片羽毛和一个铁球，在真空中同高同时落下，哪个先落地？
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首先要弄清楚这个“真空”是在哪里 。
这个“真空”如果在地球上 ， 下落速度受到地球重力影响 ， 因此叫自由落体 ， 这个落体的速度是与地球重力相匹配的 。 因此 ， 在无空气阻力下 ， 物体无论大小 ， 下落时只受空气阻力影响 ， 下落速度是一样的 。 这样不管是一根羽毛 ， 还是一个铁球 ， 在没有空气的情况下 ， 当它们在同一高度 ， 起始速度为零时 ， 都会同时到达地面 。
但如果这个真空在太空 ， 没有重力条件下 ， 就会失重 。 在失重条件下 ， 一个铁球和一片羽毛都不会“下落” 。 因为“下落”的“下”本质上就是引力 ， 重力是引力作用下产生的 ， 没有引力就没有重力 ， 也就没有上下之分 。 当然在太空中 ， 尤其是在太阳系范围内 ， 只有相对的零重力 ， 没有绝对零重力 ， 因为物体受到太阳和附近星球的影响 ， 多少还是有一定重力的 ， 不过由于很微弱 ， 表现出来就是接近失重状态而已 。
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人类对物体降落思考已经几千年 ， 认识是渐进的 。
最早提出物体大小降落速度是古希腊哲学家亚里士多德 ， 这位生存于公元前3百多年前的智者一生成就颇多 ， 著述有《工具论》、《物理学》、《形而上学》、《伦理学》、《政治学》多种著作 ， 已经就有了对宇宙的思考 ， 有些已经上升到科学层面 。
他提出物体下落速度与重量大小相适应 ， 重量越大 ， 下落速度越快 ， 反之越小 ， 而且成比例 ， 如10磅重的石块比1磅重的石块下落速度要大10倍 。 由于亚里士多德的历史地位和杰出成就 ， 人们对亚里士多德的这个结论深信不疑 ， 从没有人质疑过 。
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一直到现代实验科学的先驱伽利略 ， 凭着其与众不同的脑瓜感觉这个理论本身就蕴含着一个逻辑错误 ， 由此提出了质疑 。 他在1636年发表的《两种新科学的对话》一文中明确指出了这个理论的逻辑错误 。
他认为 ， 如果两个物体重量一大一小 ， 下落速度不一样的话 ， 如果把它们绑在一起就会出现矛盾：按照重量大的物体下降速度大 ， 小的物体下降速度慢的说法 ， 绑在一起 ， 大的物体就会受到小的物体速度拖累 ， 总体下降速度要小于大的下降速度；但如果按照重量越大速度越快的话 ， 绑在一起速度就会出现叠加 ， 就会大于大重量物体速度 。
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伽利略与比萨斜塔的故事 。
比萨斜塔是意大利一座古老的地标建筑 ， 建造开始于1173年 ， 当建设到第四层时就发现出现了倾斜 ， 检查分析的原因是由于地基松软所致 。 后来建设就陆陆续续进行了2个世纪 ， 一直到1372年才完工 ， 后来在建设上层时有意向相反方向歪 ， 因此这个塔除了与地面不垂直而倾斜 ， 还是略为弯曲的 ， 成为一道独特的风景 。
伽利略彼时正在比萨大学任教 ， 他发现亚里士多德关于落体质量大小与速度的论述存在着逻辑错误后 ， 于1589年利用比萨斜塔的倾斜角度 ， 在塔山将两个各重100磅和1磅的铁球同时在同一高度推落 ， 结果这两个球同时落地 ， 惊呆了一起来看这个实验的人们 ， 这些人们包括与伽利略争论的人、同事、朋友和学生 。
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关于伽利略的比萨斜塔实验是否真实 ， 颇有争议 ， 因为这个记载只有他的学生维维安尼在《伽利略》一书中流传下来 ， 其他伽利略同时的同事和他自己都没有这个记载 。 但他在比萨大学的课堂上 ， 曾爬上桌子 ， 多次把两块大小不同的砖块举过头顶 ， 同时掉下 ， 两块砖同时落地 ， 把学生们惊得目瞪口呆 。 这一点是无可置疑的 。
由此 ， 伽利略推翻了亚里士多德物体下落速度与重量相关的理论 ， 这一点被科学界公认 。 一个统治禁锢了人们几千年的理论就这么破灭了 ， 伽利略纠正了一个科学的历史错误 。
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自由落体定律 。
后来人们根据牛顿的万有引力定律 ， 推导出了自由落体定律 ， 表达为：瞬时速度的计算公式为v=gt；位移的计算公式为：△s=1/2gt^2 。 并得出：
（1）速度随时间变化的规律：v=gt 。
（2）位移随时间变化的规律：h=（1/2）gt^2 。
（3）速度随位移的变化规律：2gs=v^2 。
其中v为速度 ， h为高度 ， g为重力加速度=9.8m/s^2 ， t为物体下落时间s（秒） ， △s为距离增量 。 根据这个定律 ， 在无空气阻力前提下 ， 同等高度同时落下的一片羽毛 ， 不会比一个铁球要慢 ， 而是会同时落地 。
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上世纪美国载人任务 ， 阿波罗15号指挥官 David Scott 在月球上直播自由落体实验 ， 让1.32公斤重的铝合金地质锤和0.03公斤重的鹰羽 ， 从距地面1.6米的高度同时落下 ， 在月球真空环境验证了伽利略的设想 。
就是这样 ， 欢迎讨论 ， 感谢阅读 。
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