伽利略什么时候提出自由落体定律(伽利略自由落体实验为什么反直觉)(1)

在高中物理我们经常见到自由落体相关的题目,但基本上都是不计空气阻力的。

在现实生活中,这种情况除非在特定的实验室条件下,不然没有空气阻力的情况是不可能出现的。这就是为什么伽利略的自由落体实验是反直觉的。

在考虑空气阻力的情况下,描述自由落体运动就需要微积分的知识了。下图中我对考虑空气阻力的自由落体运动进行了计算。

伽利略什么时候提出自由落体定律(伽利略自由落体实验为什么反直觉)(2)

三点需要注意:

1,路程s的二阶导数是加速度,而题中的运动是变加速运动,所以描述它只能用dv/dt,高中知识无法解决。

2,s的一阶导数是速度,二阶导数是加速度,所以这道题是二阶微分方程。

3,求速度v时积分产生一个常数C1,最后求距离s时积分产生一个常数C2。确定C1和C2,需要通过带入两次初始状态,来求出v的特解和s的特解。

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