自由落体模拟器
时间
0.00s
#1 速度
0.0m/s
终端速度
--m/s
参数 #1
11000 m
0.011000 kg
Cd = 0.47, A = 0.0031 m²
空气阻力
运动方程
ma = mg - 0.5 * ρ * Cd * A * v²
g = 9.80665 m/s², ρ = 1.225 kg/m³
这次下落背后的单位与常数
描述一个下落的物体要用四个量。从其中任意一个都可以走到单位换算,或走到把下落快慢定死的那个常数 — 这是只做物理模拟的网站给不了的。
公式里的常数
- g₀ = 9.80665 m/s² 标准重力加速度 · 不是测量值,而是约定的精确值 9.80665 m/s²
同样是下落 10 米,搬到太阳系各处
| 天体 | g (m/s²) | 下落 10 m 所需时间 | 与地球之比 |
|---|---|---|---|
| 地球 | 9.80665 * | 1.43 s | 1.00× |
| 月球 | 1.62 | 3.51 s | 0.17× |
| 火星 | 3.721 | 2.32 s | 0.38× |
| 金星 | 8.87 | 1.50 s | 0.90× |
| 水星 | 3.7 | 2.32 s | 0.38× |
| 木星 | 24.79 | 0.90 s | 2.53× |
| 土星 | 10.44 | 1.38 s | 1.06× |
| 太阳 | 274 | 0.27 s | 27.94× |
时间由 t = √(2h/g) 取 h = 10 m 实时算出(不计空气阻力)。中学物理做题时常取 g = 10 m/s²,得到 1.41 s;用约定的 g₀ = 9.80665 m/s² 则是 1.43 s。※地球一栏用的是 g₀,其余为 NASA 的表面重力数据。
为什么羽毛和铁块会同时落地
在真空里质量会被约掉:物体越重,被拉下去的力越大,但它抵抗加速的惯性也同样变大,两者正好抵消。中学物理的「牛顿管」实验就是把羽毛和金属片放进抽真空的玻璃管里,倒转过来两者同时落到底。1971 年阿波罗 15 号的宇航员在月面上用锤子和一根鹰羽拍下了同一件事。把模拟器里的空气阻力打开,羽毛就输了。
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