博客栏目停服公告
因网站改版更新,从9月1日零时起美国中文网将不再保留博客栏目,请各位博主自行做好备份,由此带来的不便我们深感歉意,同时欢迎 广大网友入驻新平台!
美国中文网
2024.8.8
||
18. 重力从哪里来
侯工
1687牛顿所发现了万有引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。如果用m1、m2表示两个物体的质量,r表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=(Gm1m2)/r^2,G称为万有引力常数,也可简称为引力常数,G由卡文迪许使用扭秤装置测出,其值约为6.67×10^-11 N·m^2/kg^2。
据说,牛顿是看到从树上掉下苹果,突然产生了灵感,想到这是因为存在万有引力。其实,苹果从树上掉下来,并不是因为万有引力,而是因为重力。重力不是万有引力,是宇宙结构力的反作用力。重力是针对星球本身的作用,而万有引力是两个或两个以上星球之间的作用。
根据万有引力公式
F=(Gm1m2)/r^2 (1)
地球半径r=6.3781*10^6m,质量m2=0.2kg,地球质量m1=5.965×10^24kg
代入(1),得
F=0.2(6.67×10^-11)(5.965×10^24)/(6.3781×10^6)^2
=1.9561N
苹果的重力F1为
F1=m2g=0.2*9.8=1.96N (2)
(2) 中的g=9.8m/s^2是重力加速度。
在上面(1)和(2)计算中,两者的值不不相等的。表面上看,重力与万有引力量值相差不大,是因为距离不远。如果两个星球距离较远,那么两者量值就会相差很大。例如太阳、地球与月球之间的万有引力:
月球引力来自太阳和地球,
月球质量m月=0.07348×10^24kg,地球质量m地=5.965×10^24kg,两者距离r地月=3.84×10^8 m
两者之间的万有引力为:
F月地=(Gm地m月)/r地月^2
=(6.67×10^-11)(0.07348×10^24)(5.965×10^24)/(3.84×10^8)^2
=1.9826×10^20N
太阳到地球的距离r日地=1.496×10^11m,太阳到月球的距离取太阳到地球的距离。太阳的质量m日=1.9891*10^30kg
太阳对月球的引力F日月:
F日月=(6.67×10^-11)(0.07348×10^24)(1.9891*10^30)/(1.496×10^11)^2
=4.356×10^20
当地球处于日月之间且成一直线时,月球受到的引力F月合:
F月合=F日月+F月地=4.356×10^20+1.9826×10^20
≈6.3386×10^20N
宇宙球面对不同天体的牵引力是由其重力加速度决定的。月球的重力加速度是地球的1/6,那么,宇宙球面对月球的牵引力F宇月:
F宇月=m月g/6
=(9.8/6)*0.07348×10^24
=1.2002×10^23N
F宇月大于F月合。
地球的万有引力来自太阳和月球。
那么太阳对地球的引力F日地:
F日地=(6.67×10^-11)(5.965×10^24)(1.9891*10^30)/(1.496×10^11)^2
=3.5361×10^22N
当月球在地日之间且成一直线时,地球受到的引力F合:
F地合=F日地+F月地
=3.5361×10^22+1.9826×10^20
≈3.55×10^22N
地球上任何一个物体的重力都等于mg,那么,宇宙球面对地球所有物体牵引力的总和就是对整个地球的牵引力F宇地:
F宇地=gm地=9.8×5.965×10^24
=5.8457×10^25N
F宇地大于F地合。
通过以上计算作比较,由于量值不同,显然重力不是万有引力。一个星球重力的总和就是宇宙球面对该星球的牵引力。说明重力来自宇宙结构力。
宇宙结构力表现为宇宙球面对星球的牵引力,而重力就是这个牵引力的反作用力。其方向作用在天体的周围,是宇宙球面牵引力从四面八方捆绑天体的表现方式。在一定距离内,从数值上看,重力总和即宇宙牵引力大于万有引力,体现了宇宙牵引力是万力之源。
万有引力来自宇宙球面膨胀力,是宇宙球面膨胀力的反作用力,其方向作用在两个物体重心的连线上,是两个或两个以上星球之间的作用,是结构力的间接作用,万有引力的方向在球面上;而重力直接来自结构力,是结构力的直接作用,重力的方向在径向。两者大小不一样,作用力方向也不一样,很容易区分开来。
牛顿是歪打正着,将重力误当作万有引力,但能正确推导出万有引力公式,这就不简单了。然而,对其中的奥秘还是要讲清楚的。