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物理樂園>運動與力學>自由落體
(原館內C-03自由落體)
單元名稱: 自由落體
國小級

多媒體影視,詳見下方說明

伽利略理論證明實驗!比比看物體掉落的速度在大氣狀態跟真空狀態有甚麼不同!!(小朋友可以到館內親自體驗喔)



館內實景圖



自由落體速率與時間解說圖


  小朋友一定要來科學教育館內看看這個好玩的實驗。這麼高的兩根管子,靜靜的矗立著,可別以為這只是擺飾,這可是著名的伽利略證明理論的實驗!



  裝置台上有兩個按鈕,一個標示著在大氣狀態,一個標示真空狀態,按下其中一個按鈕,原本在管子上方的兩個電磁鐵會緩緩下降,然後分別吸住兩根柱子裡的樹葉(塑膠製背後有鐵線)及鋼珠後,緩慢上升。到達管子頂端時(兩者一樣高度),電磁鐵會自動斷電,原本吸附的物體會以自由落體運動筆直落下,此時你可以看到兩者物體到達管子底部時的速度快慢!按完了一個按鈕,要記得按另一個按鈕,看看物體掉落的速度在大氣狀態跟真空狀態有甚麼不同!



小秘訣: 物體掉下來時速度非常快,眼睛常常捕捉不到,此時可以注視樹葉落下的情景,用耳朵傾聽鋼珠落下到達底部時的聲音,這樣子就可以輕易判斷出物體掉落的快慢!



《小常識》 ◎地球上的物體之所以會落下,乃是因為地球有把物體往地球中心吸引的力量—重力所造成。



◎小朋友也可以在家自己做實驗喔!!首先,先準備一張紙和一個橡皮擦。然後兩手平行在同一位子放開,你就會看到結果了。如果你疑惑為什麼是橡皮擦先掉落,那是因為空氣產生了浮力。若把紙張揉成一團你就可以比較看看紙張受到空氣所產生浮力的差別。



◎自由落體的應用: 高空彈跳、遊樂園的自由落體遊樂設施、花式跳水。



◎亞里斯多德的「自由落體」學說是: 物體自高處自由落下的速度和重量成正比。也就是說,一個十磅重的物體,下墜的速度會比一磅重的物體快十倍。這個學說在大小的外表上看來,似乎非常的合理,而且人人也都相信學說的真確性,那時候只有伽利略表示懷疑。但曾經目睹大小不同的冰雹落下時,它們似乎是從同一高度一起下墜的,但是按照亞里斯多德的學說,較大的冰雹應該先落到地面上,小冰雹再接著掉下來,伽利略觀察到的並非如此。古希臘哲學家亞里士多德認為,重的物體比輕的物體下落的要快。這符合人們的常識,如鋼珠就比羽毛落得快。伽利略認為:下落速度與重量無關,所有物體下落速度都相同。很多人反對這個觀點,為了讓人們相信,伽利略跑到比薩斜塔上扔下兩個不同重量的鐵球,結果兩個鐵球同時著地,於是伽利略勝利了。羽毛和鋼珠在空氣中同時落下時,受到空氣的阻力,鋼珠落下的速度較快。但若在真空中,則無關重量而依循運動定律同時落下。伽利略由嚴密的理論與實驗中推得,自由落體是速度的變化率一樣的運動(等加速運動)。


自由落體距離與時間解說圖


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