滾動(dòng)的瓶子

　　比薩斜塔實(shí)驗(yàn)是科學(xué)史上一個(gè)非常著名的實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中伽利略借助兩只不同重量的鐵球證明了物體下落速度是與重量無(wú)關(guān)的。那么，相同重量的物體落下的速度是否一定相同呢？現(xiàn)在我們來(lái)做一個(gè)關(guān)于滾動(dòng)摩擦的小實(shí)驗(yàn)，也許結(jié)果會(huì)出乎你的意料。

　　取一塊長(zhǎng)方形木板，用幾本書將其中一端墊高并固定住，另一端平放在桌子上。找兩只相同質(zhì)地、同等大小、重量相等的圓形玻璃瓶子，分別裝入等重的細(xì)沙和清水，蓋上瓶蓋。為防止瓶子滾動(dòng)時(shí)水和沙子漏出，可以在瓶口處粘上少許蜂蠟。

　　現(xiàn)在把兩只瓶子放在木板上，在同一起始高度讓二者同時(shí)向下滾動(dòng)。理論上說(shuō)，兩只瓶子的重量相同，又在同一塊木板上下滑，那么兩只瓶子受到的外部摩擦阻力應(yīng)該是一樣的，又因?yàn)槎�者從同一高度同時(shí)下滑，那么兩只瓶子應(yīng)該同時(shí)到達(dá)桌面。但實(shí)際上你會(huì)發(fā)現(xiàn)，裝水的瓶子將比裝沙子的瓶子提前到達(dá)終點(diǎn)。為什么會(huì)這樣呢？

　　實(shí)際上瓶子在起始位置上時(shí)具有的能量就是勢(shì)能，當(dāng)它開始下滑時(shí)勢(shì)能會(huì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)能及摩擦產(chǎn)生的熱能，雖然兩只瓶子與木板的摩擦是一樣的，但沙子對(duì)瓶子內(nèi)壁的摩擦比水對(duì)瓶子內(nèi)壁的摩擦要大得多，而且沙子之間還會(huì)有摩擦，這些摩擦產(chǎn)生的熱能比裝水的瓶子內(nèi)部摩擦的熱能要大，根據(jù)能量守恒定律，裝沙子的瓶子動(dòng)能自然就少了，因此它的下滑速度比裝水的瓶子要慢。