ie3.0鼠标驱动怎么调:雨点下落有何规律

来源:百度文库 编辑:查人人中国名人网 时间:2024/05/02 17:48:29
大雨点下落快,还是小雨点下落快?
谁能告诉我?

雨点下落的秘密

阴云密布,电闪雷鸣。下雨了,有时是毛毛细雨,有时是倾盆大雨。那么有一个问题:各种雨点落地的时候,它们的速度一样吗?大雨点快还是小雨点快呢?这个看起来很简单的问题,却有几种不同的答案。

第一位说:“肯定大雨点落得快,雨点个大重量大,受到的重力就大,速度就快呗!”

第二位不同意:“大小雨点速度应该一样快。物体自由下落的速度和它本身的重量没有关系呀,伽利略早就用实验证明这一点了。”

第三位却说:“自由落体的速度是和时间成正比的,从云层高处落下的雨点比从低处落下的要快。”

第四位说:“还必须考虑空气阻力的影响,轻的东西受到的阻力小,好像应该是小雨点落得快。”

你看,竟然有四种答案!仿佛都有些道理,可是一个问题,不可能有互相矛盾的四个答案呀。那么,你认为谁的回答是正确的呢?

要弄清这个问题,我们还必须从最简单的物体下落速度说起。16世纪以前,一般学者都认为:轻重不同的两个物体,从同一个高度下落,一定是重的物体先落地,而轻的物体后落地。当时有名的学者亚里士多德就是这样主张的。年青的伽利略却不轻信,向权威提出了挑战,在他26岁那一年,他登上了意大利的比萨斜塔,从50多米高处让同样大小的铅球和木球同时下落,铅球要比木球重20倍,按照当时说法,铅球下落的速度要比木球快20倍,可是实际上,两个球差不多同时落地。从此,伽利略利用实验推翻了原来错误学说,提出了新的学说:“不同物体从同一高度自由下落,运动情况与它们的重量没有关系,都是匀加速运动。这就是第二位说到的伽利略著名的“自由落体实验”,比萨斜塔从此成为著名的旅游胜地。但是“自由落体运动”是有条件的,就是不考虑空气阻力!然而,自然条件下还是存在着空气阻力的,所以第四位提出必须考虑空气阻力,也有一定的道理。那么,什么条件不可以忽略空气阻力呢?第一是落体的高度不太高;第二是物体的重量比较重。前面讲到的伽利略比萨斜塔实验,高度不太高,只有50多米;用的两个球(铅球和木球)都比较重,空气阻力的影响不够明显,因此两个球几乎同时落地。可是如果仔细辨别,两个球落地的时间还是有一点差别,铅球比木球要早一些,因为空气阻力对比较轻的木球影响大一些。

如果物体是从几百米上千米的高度落下来,空气阻力就必须考虑了。这时物体的运动情况比较复杂,在物体开始下落的一段时间内,速度越来越快,空气阻力也随着速度的加快而急剧增大;当速度大到一定程度时,空气阻力可以大到和物体的重力平衡(重力是一个固定数值,就是物体本身的重量),使落体速度不再增加,物体就以这个时候的速度匀速下落,而不是加速下落了。这个时候的速度就叫做“终极速度”。多么“奇怪”的结论啊,从天而落的物体,这时居然是“匀速”运动!

不同物体的“终极速度”并不相同,比较轻的物体,受到空气阻力的影响大一些,它会早一些达到终极速度;比较重的物体,受到空气阻力的影响小一些,它会晚一些达到终极速度。我们知道,自由落体的速度是和时间成正比的,晚一点达到终极速度的物体,它的终极速度比早达到的要大,换句话说,就是重量越大的物体,终极速度越大。

现在,我们回过头来分析雨点下落的情况,就可以把问题讨论得清楚一些,从而得出正确的结论。雨点都是从几百米甚至几千米高空落下来的,空气阻力对它们的影响是十分明显的。不论是大雨点还是小雨点,也不管是从多高的乌云上落下来的,在降到地面以前,都早已经达到自己的终极速度了。所以雨点下落的“高度”对它们落地速度没有影响。而终极速度只和重量有关,大雨点重量大,它的终极速度就大些。最后得出的结论是:第一,雨点落地的时候都是匀速运动;第二,大雨点的速度比小雨点的速度快!文章开头第一位的答案是正确的。

气象学家经过细致的测量,获得一组雨点落地时速度的数值如下:雨点直径为0.15毫米的毛毛雨,落地速度是0.5米/秒;雨点直径为1毫米的小雨,落地速度是4米/秒;雨点直径为2毫米的大雨,落地速度是6米/秒;雨点直径为3毫米的暴雨,落地速度为8米/秒。看来,雨点落地的速度大体上是与直径成比例的,毛毛雨的速度只有普通雨的1/10,一般小雨的落地速度仅是暴雨的一半。当空中水滴的直径小到几微米时,落地速度极小,数值几乎等于零,那就不是雨而成了雾。

楼上的回答很细致,但是有一个细节问题:
高空下落的雨点受到重力和空气阻力影响,若用G表示重力,f表示空气阻力,F表示合力,则雨点受到的合力F=G-f=mg-kv^(2),若如上所说,k值和物体质量m反比(其他的因素暂不考虑)。所以雨点下落过程中的加速度a=g-kv^(2)/m=g-v^(2)/k'm^(2),得出质量越小物体受到的向下加速度越小,所以同样是做加速度逐渐减小的加速运动的雨点,其中的小雨点的加速度越小(也就是小雨点的加速度减小的快,加速时间短),所以他的“终极速度”越小

不愧是榜眼大哥啊~

高,实在是高