不知道你有沒有在坐火車時遇到下雨的經(jīng)歷，如果有的話，你一定見過雨水落在行駛中的火車車窗上形成的一條條傾斜的雨線，圖78使這個有趣的現(xiàn)象在我們眼前重現(xiàn)。

由于雨滴在下落到車窗上的同時還參與了火車的運(yùn)動，所以發(fā)生在我們眼前的其實(shí)是兩個按照平行四邊形的規(guī)則運(yùn)動的合成運(yùn)動（見圖78）。注意，這個合成運(yùn)動是直線的運(yùn)動，構(gòu)成它的兩個運(yùn)動之一的火車運(yùn)動是勻速進(jìn)行的。而力學(xué)定律也告訴我們，在這種情況下，它的伙伴，也就是構(gòu)成這個合成運(yùn)動的另外一個運(yùn)動——雨滴下落的運(yùn)動，也應(yīng)該是勻速的。物體下落的運(yùn)動居然是勻速運(yùn)動，這個結(jié)論的確令人吃驚。如果它不是勻速的，而是加速度的，或者說如果雨水下落運(yùn)動是勻加速的，它應(yīng)該形成拋物線，那么車窗上的雨線應(yīng)該是曲線。而事實(shí)是，車窗上那些雨線是斜線！斜的直線！只有勻速運(yùn)動才會出現(xiàn)的直線！

圖78　車窗上雨水形成的斜線

所以雨滴的下落和石塊的下落不一樣，它不是加速落下，而是勻速落下的，原因是加速而產(chǎn)生的雨滴的重量被空氣阻力完全平衡了。

如果空氣不能做到這一點(diǎn)，不能對雨滴形成阻力，那我們簡直就要生活在恐懼之中了。如果那樣的話，積雨云就會經(jīng)常在離地面1000米～2000米的高空聚集著，這就會使我們的頭上隨時有雨水落下來。可怕的是，雨滴從2000米的高空毫無阻力地落下來，它的速度可以達(dá)到：

這是什么？這是手槍子彈的速度！就算只是水，不是子彈，就算它的動能只有子彈的十分之一，但時不時地就被這種雨滴密集掃射，想想也是非?？植赖?。

那么事實(shí)上雨滴下落的速度是怎樣的呢？接下來我們就研究一下這個問題，不過在這之前還是要先說明雨滴勻速運(yùn)動的原因。

物體下落的時候受到的空氣阻力在整個下落過程中并不是總相等的，空氣的阻力隨下落的速度的增加而加大。最初下落時速度極慢[24]，受到的阻力小到可以完全忽視。接下來，速度加快了，空氣阻力也相應(yīng)增加[25]。這個時候，物體還是做加速度運(yùn)動，但這個加速度比之前自由下落的時候小。再接下來，加速度越來越小，一直小到零。從加速度變成零的那一刻開始，物體的運(yùn)動就變成勻速運(yùn)動了。由于速度停止了增加，所以阻力也停止了增加，這使勻速運(yùn)動得以保持，不會再變成加速運(yùn)動，當(dāng)然也不會再變成減速運(yùn)動。

因此，在空氣中下落的物體會從下落后的某一個時刻開始做勻速運(yùn)動，只不過雨滴的這一時刻來得比較早。經(jīng)過測量，我們發(fā)現(xiàn)雨滴落下來的末速度特別小，越細(xì)小的雨滴末速度越小。這里有幾個數(shù)據(jù)：重量為0.03毫克的雨滴的末速度為1.7米/秒，重量為20毫克的雨滴的末速度為7米/秒，最大的雨滴重量為200毫克，它的末速度也只不過是8米/秒。這是目前發(fā)現(xiàn)的雨滴的最快速度了。

測量雨滴的儀器非常巧妙。如圖79所示，將兩個圓盤——其中的一個圓盤開有一個狹窄的扇形縫隙，另外一個鋪著吸墨紙，將它們一上一下固定在一根垂直軸上。下雨的時候，在雨傘的保護(hù)下，將這個儀器放到室外，然后將它快速地旋轉(zhuǎn)起來。做好這一切后，將雨傘移開，天上落下的雨滴將會從上面圓盤的縫隙處落入下面的圓盤上。由于儀器處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中，當(dāng)雨滴從上盤的縫隙落入下盤時，圓盤已經(jīng)轉(zhuǎn)了一定的角度，所以雨滴落在下面圓盤上的位置并不是上面圓盤縫隙的正下方，要比正下方對應(yīng)的位置略靠后。

圖79　測量雨滴速度的儀器

我們假設(shè)這個位置與縫隙正下方的位置之間的距離是圓盤周長的，圓盤的轉(zhuǎn)速是20轉(zhuǎn)/分鐘，上下兩個圓盤之間的距離是40厘米（0.4米），那么雨滴下落的速度就很容易計算了。雨滴走過0.4米所用的時間與圓盤轉(zhuǎn)周的時間相等，這個時間是秒，則雨滴下落的速度是米/秒。用這個方法來計算子彈的速度也沒問題。

雨滴的重量也可以計算出來，計算依據(jù)就是雨滴在吸墨紙上浸濕的面積，不過這需要在實(shí)驗(yàn)前測定出每平方厘米的吸墨紙能吸收的水的重量。下面的表格列出了雨滴的重量與它的下落速度之間的關(guān)系，可為大家提供一些基本的參考數(shù)據(jù)：

冰雹的密度比雨滴小，但下落的速度比雨滴快得多，原因在于冰雹的顆粒大。但即便如此，冰雹在下落的過程中接近地面時也是勻速的。

就算從飛機(jī)上往地面投榴霰彈，這些小鉛彈在到達(dá)地面時的速度也是沒有發(fā)生變化的，同樣會勻速下落，并且速度還特別慢，所以幾乎不構(gòu)成威脅，甚至連柔軟的帽子都擊不穿。

但如果從同樣的高度投下一支鐵箭可就麻煩大了，它如果落在人的身上，會把人的身體穿透，其原因就在于每平方厘米的箭尖截面上得到的質(zhì)量要比鉛彈大得多。用炮手們的話說，箭的截面負(fù)載比子彈大，所以它克服空氣阻力的能力更強(qiáng)。