Strongart教授:铁球实验的黑科技物理

据说物理学家伽利略在比萨斜塔上扔了两个铁球,结果是两个铁球同时落地,这说明不是重的东西会掉得更快,下面我们把这个实验做一个黑科技的推广。
假设我们忽略空气阻力,让两个铁球同时做自由落地,但在掉落的过程中,其中一个铁球的质量忽然变大,比如由铁球变成了同样形状的铅球,那么它们是不是还会同时落地呢?
答案是肯定的。既然自由落体与质量无关,都是加速度为g的匀加速运动,至于质量是不是变大,并不会影响其加速度,最后的落地时间自然也是不变。当然啦,要是一个铁球变大了一圈,那么就相当于落地距离小了一层,它还真会先落地一点时间,所以这里要强调它的形状是不变的。
接下来,若是一个铁球星人做自由落体,在掉落的过程中,它从道具栏里拿出一个铅球紧紧抱住,其结果是掉得更快、更慢还是不变呢?注:道具栏不在原来的空间里。
乍一看,好像和前一个问题一样,结果也是不变的。但结论并非如此,因为其中包含着一个相互作用,主要问题就在于道具栏是在异空间中的,并没有铁球星人那样的惯性,于是紧紧抱住铅球这个行为,就相当于发生了一次完全非弹性碰撞。
假设铁球星人的质量为m,取出铅球时的速度是v,道具栏中被取出的铅球质量为M,被取出时的速度为0,由动量守恒定律可得,其最终速度u满足:(M+m)u = mv + M·0,解得:u = mv/(m+M)< v,其结果显然是掉得更慢。
实际上,这个情况就相当于你在前进的时候,忽然抱住一块静止的大石头,哪怕没有摩擦力的存在,速度也会被拖慢一些,假若石头与你以同样的速度运动,那么抱不抱住它就没影响了。
假若有一天,人类真能实现从异空间中取东西的黑科技,那就可以考虑在其中装一些重物,这样可以避免高空摔落造成的伤害,只要重物的质量足够大,我们就可以让掉落的速度变得足够小,只是减速过早起不到效果,减速过晚可能就来不及了,最好还是多准备几个重物逐级减速哈~