Свободное падение тел. Опыт с трубкой Ньютона

Свободное падение тел - это их падение в безвоздушном пространстве под действием силы тяжести. Когда тела падают в атмосфере Земли, на них действует, кроме силы тяжести, сила сопротивления воздуха, и характер их падения меняется.

Для того чтобы продемонстрировать сказанное, собрана такая установка. В стеклянной трубке, которая запаяна с верхнего конца, находятся два тела. Одно тело - это пенопласт, легкий желтый, сейчас он в центре трубки, и другое тело - это резиновая трубка, внутрь которой вставлен железный сердечник. Если переворачивать трубку, то пенопласт падает с большим запозданием по отношению к резиновой трубке, потому что сила сопротивления воздуха тормозит движение пенопласта.

Попробуем откачать воздух из трубки. Для этого к трубке через вакуумный шланг и мановакуумметр подсоединен насос. Шкала мановакуумметра состоит из десяти больших делений, каждое из которых разделено на пять маленьких. Пятьдесят делений шкалы мановакуумметра, таким образом, соответствуют 1 атм (примерно 100 000 Па, 760 мм рт.ст.), а одно маленькое деление шкалы - это примерно 2000 Па, примерно 15 мм рт.ст.

Включим откачку. Вот сейчас стрелка подходит к большому делению, это примерно 10 000 Па. Стрелка идет ко второму маленькому делению, это соответствует 4000 Па или примерно 30 мм рт.ст.

Посмотрим, как поведут себя сейчас пенопласт и резиновая трубка с железным стержнем. Вы видите, что они падают практически одновременно. Небольшое давление воздуха все-таки еще есть в сосуде, но сейчас трубка при своем падении почти не обгоняет пенопласт.

Прекратим откачку, пустим воздух внутрь трубки. Вы видите, как подпрыгнул при этом пенопласт. Вот сейчас воздух заполнил трубку, посмотрим вновь на падение этих двух тел.

И вновь пенопласт при падении существенно отстает от резиновой трубки.