54.向上的加速落体

【题目】图49显示，有一木板A，其能在两边的竖直槽中向下滑动。A上现有几种物品：

（1）一截两端固定在A上的链条a。

（2）一只易偏摆锤b。

（3）固定在A上的盛满水的小瓶c。

现在A以大于重力加速度g的加速度g1向下滑动。请问abc分别会出现何种变化？

图49　向上自由落体试验

图50　向上加速落体现象

图51　波斯别洛夫教授研究向上加速落体现象的装置

【题解】如图50。（1）A向下时，由于链条两端被固定，这两端的加速度和木板A保持一致，都为g1。又因中段加速度g＜g1，所以两端的速度比中段部分快些。于是，链条中段则会在方向向上，大小为g1-g的加速度作用下向上突起，就如同“向上落体”。

（2）摆锤同样会向上，在垂直位置附近摆动。其摆动一次的时间设为t，摆锤长l，则：

（3）小瓶子的下落加速度大于瓶中水的重力加速度。于是水会向上流出瓶口。

波斯别洛夫教授曾经用自己设计的精密仪器做过这一类的试验。他这样描述他的装置：“这装置运动的方向是垂直向下的，它的加速度要大于重力加速度。”图51就是他的装置示意图。当然，还有它的描述。

“M能够沿着垂直方向的金属丝上下滑动，A是我们的主要装置，它同样能够在M内滑动。它的下端被R和R1两根弹簧固定在M上。A向上时，弹簧R和R1将被拉紧，需要一个重物L来做到这一点。现将L挂在绳索上，穿过定滑轮K，再连接A的上端。

当A和M都处于静止状态时，A自然位于M的上部。此刻若将M自由落体，此时由于失重，L将不再拉紧弹簧，弹簧收缩，导致A加速向下，获得了比M还要大的加速度。

当然，A上还有很多独立的试验装置。”

此装置获得的额外加速度仅仅为0.9m/s2，约是重力加速度的十分之一。所以如果A上真的固定着摆锤，它的摆动应该很慢很慢。