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{{Otheruses|自由落體 (遊樂園)|subject=物理學中的一種運動過程|other=遊樂園中的一種遊樂器材}}
[[File:Apollo 15 feather and hammer drop.ogv|right|thumb|[[阿波罗15号]]的宇航员[[大卫·兰道夫·斯科特]]在[[月球]]所做的自由落体实验表明：重量不同的锤子和羽毛在月球重力作用下同时着地]]

'''自由落体'''运动是指只受[[重力]]作用（不存在空气阻力的理想状态）的均匀加速度运动过程。<ref>{{cite book|author=中国社会科学院语言研究所词典编辑室|title=现代汉语词典（第五版）|year=2005年8月|publisher=北京新华印刷厂|location=北京|isbn=7-100-04385-9|pages=1809}}</ref> 

运动过程中重力势能与动能之和遵守机械能守恒定律，在地球上相同位置与相同高度，自由落体的[[加速度]]相同（均为[[重力加速度|g]]，与质量无关。）

==历史探究==
对自由落体最先研究的是古希腊科学家[[亚里斯多德]]，他提出：物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，物體越輕，则下落得越慢。亚里斯多德的理论影响了其后两千多年的人。直到物理学家[[伽利略]]提出了相反的意见。伽利略在1636年的《[[两种新科学的对话]]》中写道：如果依照亚里斯多德的理论，假设有两块石头，大的重量为8，小的为4，则大的下落速度为8，小的下落速度为4，当两块石头被绑在一起的时候，下落快的会因为慢的而被拖慢。所以整个体系和下落速度在4-8之间。但是，两块绑在一起的石头的整体重量为12，下落速度也就应该大于8，这就陷入了一个自相矛盾的境界。伽利略由此推断物体下落的速度应该不是由其重量决定的。他在书中设想，自由落体运动的速度是匀速变化的。

==实验验证==
[[File:Leaning Tower of Pisa.jpg|thumb|250px|left|传说[[伽利略]]在[[比萨斜塔]]上做自由落体实验]]

传说1590年伽利略曾在[[意大利|義大利]][[比萨斜塔]]上做[[自由落体]]实验，将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下，结果两个[[铅球]]同时落地，伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事，记载在他的学生[[维维安尼]]（Vincenzo Viviani，1622年～1703年）在1654年写的《伽利略生平的历史故事》（1717年出版）一书中，但伽利略、比萨大学和同時代的其他人都沒有關於這次實驗的的記載<ref>馬文蔚等編：“物理發展史上的里程碑”。凡異出版社，ISBN 978-957-694-185-6</ref>。对于伽利略是否在比萨斜塔做过自由落体实验，歷史上一直存在著支持和反对兩種不同的看法<ref>{{Cite web |url=http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/cguweb/SciKnow/PhyStory/Galileo/PisaTower.htm |title=存档副本 |access-date=2008-08-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070421143852/http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/CGUWeb/SciKnow/PhyStory/Galileo/PisaTower.htm |archive-date=2007-04-21 |dead-url=yes }}</ref><ref>见[[比萨斜塔]]。</ref>。

1969年，阿波羅15號太空人在月球上同時丟下獵鷹羽毛與鐵鎚，證明伽利略理論正確
https://forgetfulbc.blogspot.com/2019/07/moon.html?fbclid=IwAR1NH0ms87KwXHPs5fm29k2FW57zJq_SX35acFBP5k-zufb0wrbexADFLk4

==自由落体運動各物理量关系==
基于（物体位于靠近地球表面）重力是个常数的假设下牛顿的重力定律是F等于m与g的乘积。即重力是与物体的质量成正比<math>F=mg</math>。重力加速度以g表示一个常数。它是矢量，平均值为<math>9.81</math>单位是<math>m/s^2</math>。除g以外，也可以a表示，取其地心[[加速度]]意思，即<math>F=ma</math>。这个加速度是由于物体受到了重力产生的。物体的最初状态是静止的，物体下落中假定除了重力外不受其它力（如：空氣[[阻力]]）的作用。它下落的路程的长度与经过的时间平方成正比。

自由下落物体在下落的最初位置，即最大高度，具备有重力势能。它的数值<math>E_P</math>是物体的重力与高度的乘积<math>E_P=mgh</math>。这个表达式只在物体距离地球表面高度很小才有效。在下落的过程中，物体无论在那个高度也不论是否同时具有速度，都具有重力势能，其数值同样也是<math>E_P=mgh</math>。如果物体在下落过程中不受其它力的作用，可以忽略空气阻力的时候，其总能量遵守机械能量守恒定则，即重力势能和动能的总和守恒。我们常常用机械能守恒定则来计算，物体可能达到的最大高度，和落到地面瞬间的最大速度。

如果下落时间为'''''t'''''，[[速度|瞬时速度]]为'''''v<sub>t</sub>'''''，[[位移]]为'''''X'''''，'''''g'''''为[[重力加速度]]，则有以下关系：

*<math>v_t=g\times{t}</math>

*<math>X=\frac{1}{2}gt^2</math>

*<math>X=\frac{v_t^2}{2g}</math>

==典型例子==
[[File:Skydiving 4 way.jpg|thumb|250px|right|[[跳傘]]過程中的自由落體階段]]
*關掉火箭的太空航行器
*月球環繞地球的軌道，地球環繞太陽的軌道，或[[小行星]]繞太陽的軌道。
*地球上，在[[真空管]]中下落，例如：
**物理學展示
**[[NASA]]的[[零G研究機構]]（[[Zero-G Research Facility]]）

與上面自由落體相反地，以下情形是有其他力量同時在作用，包括了：
*站在地上，坐在地面上一把椅子上等等（重量被地面的支持力所平衡）；
*搭乘飛機（重量被機翼提供的升力所平衡）；
*重返大氣層以及[[降落傘]]著陸（重量被反向的空氣阻力所對抗）；
*太空航行器的軌道動作（此時火箭提供推力）。

==另見==
*[[加速度]]
*[[重力加速度]]
*[[伽利略·伽利莱|伽利略]]
*[[亚里士多德|亞里斯多德]]

== 參考文獻 ==
{{reflist}}

==外部連結==
*[http://www.phy.hk/wiki/weightlessness.pdf 在自由下跌，為甚麼人有失重的感覺]

{{极限运动}}
{{Authority control}}
[[Category:萬有引力]]
[[Category:动力学]]
[[Category:直線運動]]