落體狂飆：鐵球Vs.羽毛，誰更快？

劉雪松 閆娜 耿德路

數百年前，在伽利略的組織下，一大一小兩個鐵球相約在比薩斜塔進行自由落體競速賽。在眾人的見證之下，它們“兩兄弟”打成了平手，證明了自由落體運動與物體的質量和體積無關。

不過， 我們卻時常發現，羽毛、紙張……總是慢悠悠地飄落。

于是，鐵球打算邀請羽毛來一場自由落體競速賽。

在它看來，穩操勝券，羽毛輸定了！

羽毛可憐巴巴地找到你幫忙，它不想輸得太難看。

賽道指定技術——落管

估計你也知道，輕飄飄的羽毛不像沉甸甸的鐵球，它很容易受到空氣的影響，兜兜轉轉只能慢悠悠地飄落。這才給了鐵球莫大的自信。

你想：要是能消除空氣的影響，是不是就能幫到羽毛了？

是的！科學家也是這樣想的。為此，他們設計了幾套先進的自由落體競速“賽道”——落塔、落管、落井。

這些賽道，實際是依賴于落管技術修建的一根根豎直的、長長的管道。它們的主要區別就是裝置高度的不同。為了實現“真·自由落體”，科學家會使用真空泵將管道內的空氣抽出，盡可能地將空氣對參賽選手的影響減至零！

競速狂飆，拒絕空氣干擾

根據自由落體的運動方程（h =1/2gt 2）進行簡單的估算，如果整場比賽持續三秒，那么，至少需要45 米高的賽道來承辦這項比賽。

好在落管技術在設計上非常靈活，能夠提供的賽道高度從幾米至幾百米不等，完全可以滿足本次比賽的需要。不止如此，賽道空間也很寬裕，要是其他諸如氣球、木板等大小、重量不一的選手也想來參賽，一樣是沒有問題的。

鐵球Vs. 羽毛，比賽開始！

頃刻之間，鐵球和小羽毛同時從賽道最高點開始下落！

在重力的作用下，它們開始做自由落體運動。

鐵球側身一看，驚道：咦？羽毛怎么沒被甩下？

羽毛微微一笑，繼續跟鐵球齊頭并進！原來，因為落井技術打造的賽道內無比接近真空，空氣阻力對羽毛的影響幾乎可以忽略不計。兩位參賽選手將處于完全失重的狀態！

20 米，30 米……選手之間沒有拉開一點差距！

最終，鐵球和羽毛一路落體狂飆，同時到達終點——鐵球沒有贏，羽毛沒有輸！

復原失重，重現太空神奇

得益于落管技術，你成功地幫助了羽毛。那么，你是否想到， 這條由落管技術打造的賽道，已經將神奇的太空現象挪到了眼前——數秒之內的失重狀態，已經如同在太空之中遨游一般。

在生活中，將水和食用油混合在一起，靜置一段時間后，因為兩者密度的差異，會出現明顯的分層現象。而在太空中，由于失重，這樣的上下分層現象將不復存在，取而代之的會是像蛋清和蛋白那樣層層包裹的殼核結構。

此外，太空的失重狀態也會引發液體、熔體很多有趣的變化。這些不斷吸引著科學家的目光。落管技術能在地球就模擬出這樣的條件，幫助科學家完成很多失重狀態下的研究任務！

而善于觀察的同學們，從鐵球和羽毛的競速賽中也許還能學到更多物理知識。將來某一天，說不定你能直接帶著“羽毛”，借助高聳入云的落管，攀升至神奇的太空！