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3.在飛機上送信

如果你身處一架高速飛行的飛機里,而飛機剛好經過你非常熟悉的地方。那么,當飛機經過你的朋友的住宅時,你的腦子里突然產生了想要跟他打聲招呼的念頭,因此,你飛快地在便條紙上寫了幾個字,然后將紙緊緊地綁在一塊石頭上,當你乘坐的飛機從這所住宅的上空經過時,你將綁有紙條的石頭扔了下去。

就在你信心滿滿地認為,這塊石頭一定會降落在你朋友的院子里時,發生了令人出乎意料的事情,石頭并未按預期從你朋友的院子里降落!

假如你認真觀察一下這塊石頭從飛機上向地面降落的情景,你會發現一種非常奇特的現象:石頭并不像我們想象的那樣,從一開始就筆直地下落,而是像被一根看不見的線拴在飛機上一樣,跟著飛機飛行一段距離后,才開始下落。當石頭降落到地面的時候,你會發現,它的降落地點跟你預想的地點相距甚遠。

當然了,導致這種情況的原因依舊是慣性的作用。當石頭還在飛機里時,它跟飛機保持相同的速度向前方運動。當你把石頭從飛機里扔出去的時候,它并不會立刻失去原先的運動速度,所以,在它下落的同時,它會朝著先前的方向繼續前行。石頭會做出兩種運動,一種是豎直的,另一種是水平的。在它們的共同作用下,會導致這樣的結果:石頭自始至終都在飛機的下面,沿著一條曲線朝下方降落(在飛機本身并未改變飛行方向以及速度的情況下)。這塊石頭的飛行軌跡,跟以水平方向被拋出的物體非常相似,猶如一顆子彈從水平方向的槍里被射出去一樣,它的飛行軌跡是一條弧線。

不過在這里,我必須指出一點:如果不考慮空氣阻力的作用,以上所有的闡述全都是正確的。但是事實上,空氣阻力會作用于石頭的豎直以及水平的運動,所以我們必須將空氣阻力考慮進去,因此,石頭并不總是位于飛機的正下方,它的位置和飛機相比要略微靠后一些。

飛機的飛行高度越高,飛行速度越快,那么,石頭的飛行軌跡偏離豎直線的幅度就越大。

如果空氣中無風的話,飛機在1000m的高空以100km/h的速度飛行,那么,石頭從飛機上掉落下來后,降落的地點要比你預想的垂直降落地點靠前約400m(圖2)。

圖2 從飛行中的飛機上拋下的重物沿曲線下落

假如我們不考慮空氣阻力的話,這個計算就會變得非常簡單。我們運用勻加速運動的公式,可以得出t=,所以,當石頭從1000m的高空降落在地面上時,落地時間為:

在這段時間里,重物在水平方向的位移距離應該是:

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