為什麼自由落體的雨滴以勻速下降,而自由落體物體的運動速度卻不均勻?
自由落體在重力作用下做加速運動。如果物體運動的介質是粘性介質,則介質會對物體施加一個與運動方向相反的粘滯力,該力與物體的速度成正比。
因此,物體受到兩個相反的力:
1. 向下的重力。
2. 向上的阻力粘滯力。(由於該力與物體的速度成正比,因此隨著物體速度的增加,該力的強度也會增加。)
現在,當一個物體在重力作用下自由下落時,它以9.8m/s²的加速度向地球表面加速,並且此加速度保持不變。9.8m/s²的加速度意味著物體的速度每秒改變9.8m/s。
這意味著當物體在下落前處於靜止狀態時,它的速度為(0 m/s),一秒鐘後,它的速度達到9.8m/s,再過一秒鐘,它的速度再次增加9.8m/s,現在它變成19.6m/s。
由於自由落體的速度每秒都在增加,它將在相同的一秒鐘時間間隔內開始覆蓋越來越大的距離,而粘滯力不足以平衡重力。因此,自由落體的運動是非勻速運動。
然而,當雨滴由於重力而以越來越快的速度下降時,由於空氣的阻力粘滯力也會增加。最終,由於空氣的阻力粘滯力足以平衡重力,因此加速度停止,雨滴達到均勻或恆定的終端速度。
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