先来回顾一下这个有趣的问题。如下图,人跳起,人在空中期间,船往后退,但船后退时受到水的阻力,因此船会变慢;等人落下时,船的动量已经变小了,而人的动量还是原来的大小(忽略空气阻力),船又会往前走。
[ix]\Delta p = -k \ v \Delta t = -k \ \Delta x\\ \Delta p =0 [/ix]
后面则是进行了 brute force 的计算,但可能更清楚些,也再次证明了这一点。当然,这个结果依赖于船受到的水的阻力正比于速度这一个关系,在低速时这是比较好的近似。
那么实验怎么证明呢?如果真的到湖上弄条小船,这样跳,恐怕有危险,而且还不准确,微风吹来,波光粼粼,人这个腾空跳远动作也比较猛烈,造成 turbulence ,精确定位也很难。这一系列的不确定因素对我们的实验都是影响因素。因此,我们的实验应该是在人工的环境下,尽量排除干扰。为此,我设计了这个实验,如下图
船弄个底部比较流线型的容器就可以了。水池需要比较大,避免边缘效应。船上顶部一个平台,一个重球用压缩弹簧弹出,滚到另一端,然后被抓获(或者滚下船)。测量的数据是船的位置随时间的变化。
根据我们的物理分析,船应该先往右边运动一段,然后向左,并且回到原来的位置。