重力

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摘要

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重力

  外三种相互作用分别是电磁相互作用、弱相互作用及强相互作用。万有引力是上述相互作用中作用力最微弱的,但是在超距上万有引力仍然具有吸引力的作用。在经典力学中,万有引力被认为来源于重力的力的作用。在广义相对论上,万有引力来源于存在质量对时空的扭曲,而不是一种力的作用。 在量子引力中,引力微子被假定为重力的传送媒介。

  
编辑本段基本概念

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  由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力。方向竖直向下。地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比,用关系式G=mg表示。通常在地球表面附近,g取值为9.8牛每千克,表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛。(9.8牛是一个平均值)

  物体的各个部分都受重力的作用。但是,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。重心的位置与物体的几何形状及质量分布有关。形状规则,质量分布均匀的物体,其重心在它的几何中心,但是重心的位置不一定在物体之上。

  重力并不等于地球对物体的引力。由于地球本身的自转,除了两极以外,地面上其他地点的物体,都随着地球一起,围绕地轴做近似匀速圆周运动,这就需要有垂直指向地轴的向心力,这个向心力只能由地球对物体的引力来提供,我们可以把地球对物体的引力分解为两个分力,一个分力F1,方向指向地轴,大小等于物体绕地轴做近似匀速圆周运动所需的向心力;另一个分力G就是物体所受的重力(图示)其中F1=mw2r(w为地球自转角速度,r为物体旋转半径),可见F1的大小在两极为零,随纬度减少而增加,在赤道地区为最大F1max。因物体的向心力是很小的,所以在一般情况下,可以近似认为物体的重力大小等于万有引力的大小,即在一般情况下可以略去地球转动的影响。其中引力的重力分量提供重力加速度,引力的向心力分量提供保持随地球自转向心加速度

  重力大小可以用测力计测量,静止或匀速直线运动的物体对测力计的拉力或压力的大小等于重力的大小。

编辑本段附加解释

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  重力的大小除可用万有引力大小计算以外,还可以由牛顿第二定律F=ma计算,这时重力可以写成:G=mg。重力是矢量,它的方向总是竖直向下的。重力的作用点在物体的重心上。

  此外,有密度较大的矿石附近地区,物体的重力要比周围地区稍大些,利用重力的差异可以探矿,这种方法叫重力探矿。

  根据大量的实验数据,可以得出,:物体所受的重力跟它的质量成正比.重力和质量的比值大约是9.8牛/千克.

  由万有引力定律可知,G(重力)=G(万有引力常数,G≈6.67259×10^-11 米2/(千克·秒^2))*M(地球质量)*m(受力物体质量)/R(物体距地心距离)^2.

  所以g(重力加速度)=G*M/R^2

  重力是力学中最重要、最基本的概念之一.但是,国内外各种课本及参考书对重力概念的定义不尽一致,目前对重力的定义大致有以下三类.

  第一类定义:“地球对物体的引力称重力”.“重力就是由于地球吸引而使物体受到的力”.

  第一类定义很明确,重力就是指地球对物体的万有引力.重力即是力,就是矢量,其方向就是地球对物体引力的方向,即指向地球中心.按这类定义,重力就成了引力的同义词.其实,这类定义只有在不考虑地球自转所引起的效果时才有意义.

  第二类定义:“地球对其附近物体吸引的力是重力”.“地球对地球表面附近物体的引力称重力”.

  第二类定义的共同特点是有“表面”、“附近”此类限制性词.这些“表面”、“附近”表达着怎样的意思呢?如只是一个区域性概念的话,那就是说只有地球表面附近的引力才称重力,除此以外,就只称引力,不再称重力了;另外,到底距地球表面多远才不算“表面”、“附近”呢?可见,第二类重力定义给读者的概念是模糊的、不确切的.

  第三类定义:“质点以线悬挂并相对于地球静止时,质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下,其大小在数值上等于质点对悬线的拉力”.“实际上,重力就是悬线对质点拉力的平衡力”.“物体在地球表面附近自由下落时,有一竖直方向的重力加速度g,产生此重力加速度的力称为重力”.

  第三类定义分别从静力学形式和动力学形式给出了重力的“操作性定义”,并暗示了重力不是纯地球引力,而是把地球自转影响考虑在内的地球引力和物体随地球绕地轴转动所受的向心力之差.这类定义美中不足的是未能明确表达出重力的主要本质,即“地球引力”这一本质因素.

  综上所述,以上三类关于重力的定义都不够确切.重力的比较确切的定义是:“随地球一起转动的物体,所表现出的、所受地球的引力,称物体的重力.”根据这种定义,重力概念的内涵有:

  (1)重力的本质来源是地球的引力.

  (2)重力是一个表观的概念,是物体随地球一起转动时受到地球的引力.

  (3)重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差.

   (4) 重力的方向总是竖直向下的.

  (5)重力是由于地球的吸引产生的,但不能说重力就是地球的引力。 

  重力实际上是万有引力和离心力的合力,可由平行四边形法则合成。因为赤道是最长的纬线,所以赤道上的物体受到的离心力最大,而因为地球只是一个两极略扁的球体,所以近似看做规则圆球体,所以物体在地球上各点受到的万有引力基本不变。又因为重力是万有引力和离心力的合力,所以在赤道上,物体受到的重力小,在两极受到的重力大。即地球上,重力常数g是随纬度升高而增大。

编辑本段影响因素

  不规则几何物体∶形状不规则的物体没有几何中心。几何中心在数学上是按绕该定点旋转180度图形重合来定义的。

  a、物体形状

  b、质量的分布

编辑本段方向应用

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  (1)重垂线:检查所砌的墙是否竖直。

  (2)水平仪:检查桌面或窗台是否水平。

  (3)弹簧测力计:用于测量力的大小。

  重力的三要素:大小、方向、作用点。

       万有引力的发现过程  在谈论万有引力发现的事件时,对于当时天文学及力学的发展情形也得有一些说明,才能了解当时代科学的背景,以及它是如何影响刺激牛顿发现万有引力。

  万有引力被发现的原因

  牛顿发现万有引力的原因很多,主要因为一下几点。

  1.科学发展的要求:牛顿之前,有很多天文学家在对宇宙中的星星进行观察。经过几位天文学家的观察记录,到开普勒时,他对这些观测结果进行了分析总结,得到开普勒三定律:1.所有行星都绕太阳做椭圆运行,太阳在所有椭圆的公共焦点上。2.行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。3. 所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

  开普勒三定律是不容置疑的,但为什么会这样呢?是什么让它们做加速度不为零的运动?牛顿经过研究思考解决了这个问题:物体之间存在万有引力。当然他发现万有引力定量是一个漫长而曲折的过程。

  2.个人原因:牛顿发现万有引力定律,虽然是科学发展的要求,生产力发展的原因,但我们不能忽略牛顿本人的一些因素:聪明 勤于思考 拥有一定的知识量。据《物理学史》说:牛顿在发现万有引力定律的那一段时间,废寝忘食(每天魂不守舍,在食堂吃饭,饭碗在前,他在发呆。去食堂吃饭,却走错了方向。一些老师在校园后的沙滩上散步时,看见了一些古怪的算式和符号)。1669年,他年仅27岁,就担任了剑桥的数学教授.没有知识哪能行啊? 还有1672年当选为英国皇家学会会员.英国皇家学会不是一般人能进去的,那是科学研究中心,里面的都是一流的科学家。

  万有引力是怎样被发现的

  1666年,23岁的牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。看到他白皙的皮肤和金色的长发,很多人以为他还是个孩子。他身体瘦小,沉默寡言,性格严肃,这是人们更加相信他还是个孩子。他那双锐利的眼睛和整天写满怒气的表情更是拒人于千里之外

  黑死病席卷了伦敦,夺走了很多人的生命,那确实是段可怕的日子。大学被迫关闭,像艾萨克·牛顿这样热衷于学术的人只好返回安全的乡村,期待着席卷城市的病魔早日离去。

  在乡村的日子里,牛顿一直被这样的问题困惑:是什么力量驱使月球围绕地球转,地球围绕太阳转?为什么月球不会掉落到地球上?为什么地球不会掉落到太阳上?

  在随后的几年里,牛顿声称这种事情已经发生过。坐在姐姐的果园里,牛顿听到熟悉的声音,“咚”的一声,一只苹果落到草地上。他急忙转头观察第二只苹果落地。第二只苹果从外伸的树枝上落下,在地上反弹了一下,静静地躺在草地上。这只苹果肯定不是牛顿见到的第一只落地的苹果,当然第二只和第一只没有什么差别。苹果落地虽没有给牛顿提供答案,但却激发这位年轻的科学家思考一个新问题:苹果会落地,而月球却不会掉落到地球上,苹果和月亮之间存在什么不同呢?

  第二天早晨,天气晴朗,牛顿看见小外甥正在玩小球。他手上拴着一条皮筋,皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球,然后越来越快,最后小球就径直抛出。

  牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。两种力量作用于小球,这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。同样,也有两种力量作用于月球,即月球运行的推动力和重力的拉力。正是在重力作用下,苹果才会落地。

  牛顿首次认为,重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力,有可能是普遍存在的吸引力。他深信炼金术,认为物质之间相互吸引,这使他断言,相互吸引力不但适用于硕大的天体之间,而且适用于各种体积的物体之间。苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是重力作用的结果。

  人们普遍认为,适用于地球的自然定律与太空中的定律大相径庭。牛顿的万有引力定律沉重打击了这一观点,它告诉人们,支配自然和宇宙的法则是很简单的。

  牛顿推动了引力定律的发展,指出万有引力不仅仅是星体的特征,也是所有物体的特征。作为所有最重要的科学定律之一,万有引力定律及其数学公式已成为整个物理

学的基石。

  当然,当时牛顿提出了万有引力理论,却未能得出万有引力的公式,因为公式中的“G”实在太小了,因此他提出:F∝mM/r^2。直到1798年英国物理学家卡文迪许利用著名的卡文迪许扭秤(即卡文迪许实验)较精确地测出了引力恒量的数值。

  先说明一下,本人IQ正常,对由于本人的言论对社会造成的影响负责(本人叫练国强,身份证号码;445322199003084011)。

  偶尔上上网,看见不少的新闻和帖子都说牛顿的万有引力不太对,对此,我以作为自己也是人类的一份子的心态,跟许多人一样,为完善现今仍然在用的引力理论而思考。

  我个人认为:理论是以客观事实为基础而建立起来的,客观事实是检验理论的唯一标准,假如旧的理论不能解释新发现的客观事实,那么旧理论就必须修改和完善,就像旧制度与新社会一样。

   废话少说,其实某些人的逻辑思维稍微严密一点的话,都不难发现牛顿的万有引力跟某些客观事实有点自相矛盾,其对“苹果往地上掉而月亮不会”的解释看起来天衣无缝,其实是漏洞百出,其中的推理论证就不详细写了(本人语文与数学的成绩很差,导致在写作与论证的水平也很差,往往会把想要说的话无法用文字正确的表达,只要再大家往下看,就知道我在说什么了),经过我的三思,我终于修改并完善了以前的引力理论,具体如下:

  现实中没有2个质量绝对相等的物体。

  任何物体都拥有一种可以吸引比自身质量要小的物体的力,叫万有引力。万有引力的大小跟物体的质量成正比,其吸引效果的强弱跟物体与物体之间的距离成反比。

  任何物体都拥有一种可以排斥比自身质量要大的物体的力,叫万有斥力(也可以叫反吸引力)。万有斥力的大小跟物体的质量成正比,其排斥效果的强弱跟物体与物体之间的距离成反比。

  2个相对静止的物体,他们相互作用的吸引力=排斥力。(所以天体与天体之间会保持一段距离,原子核与电子也一样,我相信发生宇宙大爆炸的可能性不大)

  有上面的理论可以推敲出4个客观现象:

  1;有2个相对静止的物体A与物体B,物体A的质量大于物体B,给物体A 加一定量的质量,物体B会向着物体A靠拢一定量的距离。

   2:有2个相对静止的物体A与物体B,物体A的质量大于物体B,给物体B加一定量的质量,物体B会背着物体A的方向拉开一定量的距离。

   3:有2个相对静止的物体A与物体B,物体A的质量大于物体B,物体A与物体B同时增加相同比例的质量,物体B会背着物体A的方向拉一定量的距离。

  the industrial revolution工业革命 universal gravitation万有引力爱迪生Thomas Alva Edison托马斯.阿尔瓦.爱迪生詹姆斯·普雷斯科特·焦耳J.P.Joule 牛顿ISAAC nEWTON 艾萨克.牛顿德米特利·伊凡诺维奇·门捷列夫 Mendeleyev。
编辑本段相关内容

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  公认的理论是引力比其他的宇宙相互作用要弱得多,物理学家也一直在努力为这种说法找依据。而现在两位物理学家Lisa Randall和Raman Sundrum则建立了另外一种模型,其中增加了额外维度和宇宙起源的追溯。

  因为我们离不开地面,所以我们想当然的认为引力是一种强大的作用,其实不然。试想一下:整个地球对一根针的引力都比不过一块小小的冰箱磁贴,人也可以乘坐热气球脱离地面数小时。如果重力和原子核内质子中子之间的强力相当的话,我们早就化成一滩烂泥了。

  两位物理学家提供了这样一个模型:设想我们所在的三维世界以及第四个维度时间都塞进了一层材料,称为膜。这层膜漂浮在浩瀚的宇宙当中,而宇宙的其他部分并不为我们所认知。我们无法认知,是因为让我们看到这个世界的光子沿着这层膜在爬行。而能够影响到我们的世界,正好占据了膜的全部。

  但那并不是重力。重力很小,我们又看不见,于是我们就定义这种力量为重力。在膜的作用范围内,我们观测到的重力比其他任何力都强。其他维度的力尽管可能与我们发生作用,但由于作用微弱,我们就像现在这样行走于世间而不会被压扁,地球绕着太阳公转而没有被太阳吸引过去,太阳围绕银河系中心的黑洞旋转而没有被吞噬……如果能够脑补这一切,这个模型就算出来了。

  膜理论听上去深不可测,但它也许包含了宇宙膨胀问题的答案。为什么各种膜会彼此分离?137亿年前,宇宙还是个点的时候,一切都被束缚在一起。如果膜存在,它们之间可能会有着千丝万缕的联系,而在早期宇宙膨胀的时期,被吹离了彼此。

  一个重力的问题,牵涉到了宇宙的未知世界。

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  • 创建者: ~!Sobriey~
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