為什么物體會落到地上_萬有引力是怎么回事? 十萬個(gè)為什么
十萬個(gè)為什么 由小雪供稿
相信大家物體墜落是很熟悉的,無論怎么拋物體都會落回到地面上,除此之外,熟透的蘋果會落到地上,天上的雨滴會落到地上……,為什么物體會落到地上,這其中是什么原理呢?
為什么物體會落到地上?
這個(gè)問題要從牛頓說起。牛頓和蘋果的故事與其說屬于科學(xué)傳說,還不如說是歷史事實(shí)。然而,這個(gè)故事流傳至今,意味深遠(yuǎn)。大約在1666年秋天,一個(gè)美麗的下午,英國物理學(xué)家伊薩克•牛頓在他倫敦附近的花園中喝茶。突然從樹上落下一個(gè)蘋果。他想:“既然蘋果會掉下來,為什么月亮不會掉下來呢?”這個(gè)疑問使這位杰出的學(xué)者陷入了沉思。“同蘋果一樣,月亮也會朝地上掉。”這是他得出的結(jié)論。正是這個(gè)結(jié)論,解釋了月亮的運(yùn)行軌道。蘋果和月亮遵循一個(gè)同樣的規(guī)律,牛頓對此規(guī)律下了定義,這就是萬有引力定律。蘋果從樹上落下,只是任何兩個(gè)物體之間力的作用的一個(gè)例子。
什么是萬有引力定律?
萬有引力定律提出,自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小與兩物體的質(zhì)量的乘積成正比,與兩物體間的距離的平方成反比。
一般而言,常把地球附近的物體受到地球?qū)λa(chǎn)生的萬有引力近似看成物體的重力。重力的方向是豎直向下的,所以蘋果向下落到了地面。 萬有引力公式
F: 兩個(gè)物體之間的引力
G:萬有引力常量
m1: 物體1的質(zhì)量
m2: 物體2的質(zhì)量
r: 兩個(gè)物體之間的距離(大小)(r表示徑向矢量)
依照國際單位制,F(xiàn)的單位為牛頓(N),m1和m2的單位為千克(kg),r 的單位為米(m),常數(shù)G近似地等于
G=6.67×10?¹¹ N·m²/kg²(牛頓平方米每二次方千克)。
為什么兩個(gè)人沒有吸到一起去呢?
那既然任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,為什么我和你靠這么近卻沒有被吸到一起去呢?
那是因?yàn)槲覀兊馁|(zhì)量都太小了,引力小到可以忽略不計(jì)。兩個(gè)物體的質(zhì)量越大,相隔越近,它們之間的萬有引力越大。 為什么月球和地球沒有吸到一起去?
這個(gè)問題特別好,牛頓當(dāng)時(shí)也是通過這個(gè)思路發(fā)現(xiàn)了萬有引力的奧秘!
我們先來看一個(gè)實(shí)驗(yàn): 拋出一個(gè)物體,物體因?yàn)槭艿揭Φ淖饔脮浠氐降孛嫔希瑨伋龅牧υ酱螅唇o與物體的初速度越大),物體被拋出去的距離就越遠(yuǎn)。假如,我們拋出去的速度非常大會怎么樣呢?
是的,忽略空氣的阻力,再加上地球自身的圓形因素,拋出去的物體就再也不會落到地面上了。這就是人造地球衛(wèi)星為什么一直繞著地球旋轉(zhuǎn)卻不會落到地面上來的原因。月亮也是在形成的初期就獲得了這樣大的速度,所以沒有落到地球上來。 宇宙速度是怎么回事?
我們把各種飛行器圍繞地球做圓軌道運(yùn)動(dòng)的速度叫做第一宇宙速度,也稱“環(huán)繞速度”,大小為7.9km/s,大于這個(gè)速度,飛行器將圍繞地球做橢圓形運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度繼續(xù)增大到11.2km/s時(shí),飛行器將遠(yuǎn)離地球而去,稱為“脫離速度”,當(dāng)速度達(dá)到16.7km/s時(shí),飛行器將掙脫太陽的引力束縛,飛出太陽系,該速度我們稱之為“第三宇宙速度”。
美國曾經(jīng)發(fā)射過好幾個(gè)意圖尋找外星人的飛行器,他們的速度就達(dá)到甚至超出了第三宇宙速度,即使這樣,第一個(gè)飛出太陽系的旅行者1號,也花了36年才到達(dá)太陽系的邊緣!
這個(gè)問題要從牛頓說起。牛頓和蘋果的故事與其說屬于科學(xué)傳說,還不如說是歷史事實(shí)。然而,這個(gè)故事流傳至今,意味深遠(yuǎn)。大約在1666年秋天,一個(gè)美麗的下午,英國物理學(xué)家伊薩克•牛頓在他倫敦附近的花園中喝茶。突然從樹上落下一個(gè)蘋果。他想:“既然蘋果會掉下來,為什么月亮不會掉下來呢?”這個(gè)疑問使這位杰出的學(xué)者陷入了沉思。“同蘋果一樣,月亮也會朝地上掉。”這是他得出的結(jié)論。正是這個(gè)結(jié)論,解釋了月亮的運(yùn)行軌道。蘋果和月亮遵循一個(gè)同樣的規(guī)律,牛頓對此規(guī)律下了定義,這就是萬有引力定律。蘋果從樹上落下,只是任何兩個(gè)物體之間力的作用的一個(gè)例子。
什么是萬有引力定律?
萬有引力定律提出,自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小與兩物體的質(zhì)量的乘積成正比,與兩物體間的距離的平方成反比。
一般而言,常把地球附近的物體受到地球?qū)λa(chǎn)生的萬有引力近似看成物體的重力。重力的方向是豎直向下的,所以蘋果向下落到了地面。 萬有引力公式
F: 兩個(gè)物體之間的引力
G:萬有引力常量
m1: 物體1的質(zhì)量
m2: 物體2的質(zhì)量
r: 兩個(gè)物體之間的距離(大小)(r表示徑向矢量)
依照國際單位制,F(xiàn)的單位為牛頓(N),m1和m2的單位為千克(kg),r 的單位為米(m),常數(shù)G近似地等于
G=6.67×10?¹¹ N·m²/kg²(牛頓平方米每二次方千克)。
為什么兩個(gè)人沒有吸到一起去呢?
那既然任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,為什么我和你靠這么近卻沒有被吸到一起去呢?
那是因?yàn)槲覀兊馁|(zhì)量都太小了,引力小到可以忽略不計(jì)。兩個(gè)物體的質(zhì)量越大,相隔越近,它們之間的萬有引力越大。 為什么月球和地球沒有吸到一起去?
這個(gè)問題特別好,牛頓當(dāng)時(shí)也是通過這個(gè)思路發(fā)現(xiàn)了萬有引力的奧秘!
我們先來看一個(gè)實(shí)驗(yàn): 拋出一個(gè)物體,物體因?yàn)槭艿揭Φ淖饔脮浠氐降孛嫔希瑨伋龅牧υ酱螅唇o與物體的初速度越大),物體被拋出去的距離就越遠(yuǎn)。假如,我們拋出去的速度非常大會怎么樣呢?
是的,忽略空氣的阻力,再加上地球自身的圓形因素,拋出去的物體就再也不會落到地面上了。這就是人造地球衛(wèi)星為什么一直繞著地球旋轉(zhuǎn)卻不會落到地面上來的原因。月亮也是在形成的初期就獲得了這樣大的速度,所以沒有落到地球上來。 宇宙速度是怎么回事?
我們把各種飛行器圍繞地球做圓軌道運(yùn)動(dòng)的速度叫做第一宇宙速度,也稱“環(huán)繞速度”,大小為7.9km/s,大于這個(gè)速度,飛行器將圍繞地球做橢圓形運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度繼續(xù)增大到11.2km/s時(shí),飛行器將遠(yuǎn)離地球而去,稱為“脫離速度”,當(dāng)速度達(dá)到16.7km/s時(shí),飛行器將掙脫太陽的引力束縛,飛出太陽系,該速度我們稱之為“第三宇宙速度”。
美國曾經(jīng)發(fā)射過好幾個(gè)意圖尋找外星人的飛行器,他們的速度就達(dá)到甚至超出了第三宇宙速度,即使這樣,第一個(gè)飛出太陽系的旅行者1號,也花了36年才到達(dá)太陽系的邊緣!