- 趣味物理學(xué):進階篇
- (蘇)雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼
- 710字
- 2023-09-27 10:50:51
空郵
想象一下你正在萬里高空的飛機上,往下看,你會看到一個熟悉的地方——你與朋友家越來越近。你想要知會他一聲,于是快速地在本子上寫下幾句話,把紙撕下來,再把它綁在一個有一定分量的物件上——為方便起見,我們稱之為重物——待到飛到朋友家的正上方時,就丟下去。如果你覺得能丟到朋友家的花園里,那就大錯特錯了。即使朋友的房子就在飛機正下方,你也絕對丟不進去。
如果你繼續(xù)觀察重物下落的過程,就會驚奇地發(fā)現(xiàn):重物會沿著飛機運動的方向運動,就像有一條看不見的線系在重物與飛機之間,而當(dāng)重物落地時,又與目的地相距甚遠。
這又是慣性的一個表現(xiàn),它使貝爾熱哈克所說的那種旅行方式落了空。當(dāng)重物在飛機上時,它與飛機一起運動。但是,當(dāng)它被扔下飛機時,它并沒有失去初始速度,它在下落時仍然與飛機同向運動,這兩種運動(垂直的和水平的)最終形成了一條彎曲的軌跡,使它始終在飛機下方,當(dāng)然,前提是飛機不偏離原來的路線或者飛得更快。事實上,重物所遵循的軌跡與水平拋出的物體的軌跡相同,例如,從端平的步槍中發(fā)射的子彈,也會沿著一條弧形的軌跡落到地面上。
但請注意,上述情況成立的條件是沒有空氣阻力。而實際上,空氣阻力對垂直和水平運動都會造成阻礙,最終使重物逐漸落后于飛機。
當(dāng)飛機在高空高速飛行的時候,極可能偏離鉛垂線軌跡,在無風(fēng)的日子里,從一架飛行速度為100千米/小時、高度為1000米的飛機上落下的重物,會在飛機正下方位置的前方400米左右處著陸(圖1)。這個問題并不難解,當(dāng)然前提是忽略空氣阻力。由勻加速運動的公式:,可得出
。這意味著,重物從1000米處落下的時間為
,也就是14秒。

圖1 從飛行的飛機上落下的重物不會垂直下落,而是沿曲線下落
在這個時間里,它在水平方向的位移是米。