【题目】假设挂钟的钟摆可以在水里摆动,并且摆锤的轨迹是流线型的。这样的话,水的阻力几乎为0,可以忽略不计。那么,钟摆在水中的摆动周期与在水外面相比,是变大了还是变小了?或者说,钟摆是在水里摆得快,还是在空气中摆得快?
【解答】初看起来,你可能会觉得,不管是在水中还是在空气中,摆锤受到的阻力都非常小,似乎可以忽略不计,所以对摆动周期的影响也应该很小。但是,实验发现,哪怕介质阻力变化非常小,也可以明显地体现在摆的摆动上。
我们可以这样解释这个奇怪的现象:对于所有浸在水里的物体,都会受到水的排挤。这会使摆的重力减小,却不会减小摆的质量。所以,我们可以将摆在水里摆动看作摆在一个重力加速度稍微小一些的行星上摆动,道理是一样的。根据下面的式子:
我们可以得出,如果重力加速度变小,摆动周期就会变大,因此摆在水里的时候会摆得慢一些。