相信大家物體墜落是很熟悉的，無(wú)論怎么拋物體都會(huì)落回到地面上，除此之外，熟透的蘋果會(huì)落到地上，天上的雨滴會(huì)落到地上……，為什么物體會(huì)落到地上，這其中是什么原理呢？ 為什么物體會(huì)落到地上？ 這個(gè)問(wèn)題要從牛頓說(shuō)起。牛頓和蘋果的故事與其說(shuō)屬于科學(xué)傳說(shuō)，還不如說(shuō)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(guó)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(huì)掉下來(lái)，為什么月亮不會(huì)掉下來(lái)呢？”這個(gè)疑問(wèn)使這位杰出的學(xué)者陷入了沉思。“同蘋果一樣，月亮也會(huì)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(duì)此規(guī)律下了定義，這就是萬(wàn)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(wàn)有引力定律？ 萬(wàn)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(wàn)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(wàn)有引力公式 F: 兩個(gè)物體之間的引力 G:萬(wàn)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(guó)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(méi)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(méi)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(wàn)有引力越大。  為什么月球和地球沒(méi)有吸到一起去？ 這個(gè)問(wèn)題特別好，牛頓當(dāng)時(shí)也是通過(guò)這個(gè)思路發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力的奧秘！ 我們先來(lái)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?huì)落回到地面上，拋出的力越大（即給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(huì)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(huì)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(huì)落到地面上來(lái)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(méi)有落到地球上來(lái)。  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(yáng)的引力束縛，飛出太陽(yáng)系，該速度我們稱之為“第三宇宙速度”。 美國(guó)曾經(jīng)發(fā)射過(guò)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(yáng)系的旅行者1號(hào)，也花了36年才到達(dá)太陽(yáng)系的邊緣！ 延伸閱讀： 為什么我們只能看到月球的一面？ 地球?yàn)槭裁磿?huì)自轉(zhuǎn)？ 為什么蘋果放久了會(huì)變色？ 為什么月亮上沒(méi)有聲音？ 指南針為什么不叫指北針？ |
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