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[纪录片] 引力的毛病[DVD-R/214M][英语中字][BBC地平线系列]【BT下载联盟原创】

浏览需支付 金币 2 本主题由 BT下载联盟 于 2008-8-15 18:36 设置高亮
基本概念及成因
由于地球的吸引而产生的力,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。
  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的向心加速度。
  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。
附加解释:
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)所以g(重力加速度)=G*M/R^2
重力的定义
  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。
重力的影响因素
a.形状
b.质量分布

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何两个物体之间都存在这种吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间,称为万有引力。
计算公式
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小。
两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r^2,即 万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量,其值约为6.67×10的负11次方单位 N·m2 /kg2。为英国科学家 卡文迪许通过扭秤实验测得。
两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。
重力,就是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。
任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力,有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力 、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种,两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/1035 ,质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏/米的电磁力的1/1010。因此研究粒子间的作用或粒子 在电子显微镜和加速器中运动时,都不考虑万有引力的作用 。一般物体之间的引力也是很小的,例如两个直径为 1米的铁球 ,紧靠在一起时 , 引力也只有1.14×10-3牛顿,相当于0.03克的一小滴水的重量 。但地球的质量很大,这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力 。所以研究物体在地球引力场中的运动时,通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大,乘积就更大,巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。引力就成了支配天体运动的唯一的一种力。恒星的形成,在高温状态下不弥散反而逐渐收缩,最后坍缩为白矮星、中子星和黑洞 , 也都是由于引力的作用,因此引力也是促使天体演化的重要因素。
万有引力的伟大意义
17世纪早期,人们已经能够区分很多力,比如摩擦力、重力、空气阻力、电力和人力等。牛顿首次将这些看似不同的力准确地归结到万有引力概念里:苹果落地,人有体重,月亮围绕地球转,所有这些现象都是由相同原因引起的。牛顿的万有引力定律简单易懂,涵盖面广。
牛顿的万有引力概念是所有科学中最实用的概念之一。牛顿认为万有引力是所有物质的基本特征,这成为大部分物理科学的理论基石。
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。
开普勒三定律时不容置疑的,但为什么会这样呢?是什么让他们做加速不为零的运动?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时一个漫长而曲折的过程。
2.个人原因 牛顿发现万有引力定量,虽然时科学发展的要求,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 拥有一定得知识量。据《物理学史》说:牛顿在发现万有引力定律的那一段时间,真正他废寝忘食(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.没有知识那能行啊?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。
牛顿的万有引力之简单涵义
牛顿并不是发现了重力,他是发现重力是「万有」的。每个物体都会吸引其他物体,而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关。牛顿的万有引力定律说明,每一个物体都吸引著其他每一个物体,而两个物体间的引力大小,正比于这它们的质量,会随著两物体中心连线距离的平方而递减。牛顿为了证明只有球形体可把「球的总质量集中到球的质心点」来代表整个球的万有引力作用的总效果而发展了微积分。然而不管距离地球多远,地球的重力永远不会变成零,即使你被带到宇宙的边缘,地球的重力还是会作用到你身上,虽然地球重力的作用可能会被你附近质量巨大的物体所掩盖,但它还是存在。不管是多小还是多远,每一个物体都会受到重力作用,而且遍布整个太空,正如我们所说的「万有」。
量子力学的解释
我们知道,由光子是物质的基本粒子来看,物质的构成本身没有意义,如果物质不能够与环境中的其它光子信息相互作用,它就不能将自己的能量、存在形式、表达给自然界,自己就是以纯暗物质的形式存在,尽管自己的寿命表现为无限长久,但是对环境、对自己没有意义,只有它不断与环境的其它光子信息相互作用光子能量,才能将自己的能量、质量表现出来,自己的光子信息才能变化,自己才能由生长到死亡,才能有自己存在的意义;这就是说任何物质,只要它存在,它就会不断地与环境中的其它光子信息相互作用,这样,物质的存在,各种作用力的存在,事实上,是通过自己周围的光子信息场完成的。
如图所示,物质 A 存在,是物质 A 不断与环境作用光子信息能量,而表现自己的质量,当物质 B 存在的时候,由于 B 也要不断与环境的光子信息相互作用,这 B 就不同程度地影响了 A 周围的光子信息内容,从宏观的角度来看,是 B 挡住了来自 A 周围的光子信息,改变了 A 周围的光子信息场,从大的方面来看,是来自于左方的光子信息能量要多一些,来自于 A 的右方光子信息能量要少一些,宏观表现为 B 对 A 有一个作用力,这个作用力,是所有物质共有的,称为万有引力。
也可以说成是,由于 B 的存在,导致了 A 周围的光子信息力场的形状发生了变化,这个力场的形状发生了变化,本来没有 B 的时候,物体 A 是一种平衡状态,有了 B 以后,光子信息的力场发生了变化,物体 A 的作用力,由于平衡变成了不平衡,人们自然会说,这是物体 B 存在的结果,是物体 B 对 A 的作用力。
相对论的解释
引力是不存在的。或者说引力只是这种现象的一种解释而已。它不同于其他力。
“引力”其实是时空扭曲的表现,举一个二维的例子:一张绷直的橡皮筋网
1.放上两个质量不一,体积相同的球,网扭曲了
2.在1的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动,直线与(同一个)球的位置距离越近,轨迹弯区越大
3.在2的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动接近两个质量不等的球,直线与两个球的距离相同,经过质量大的球,轨迹弯区大
2跟3说明的现象与引力相似,而且也有质量越大、距离越小,引力越大
物体由于惯性沿直线运动,但在扭曲的空间运动,表现出来就是受到引力影响
事实上,引力扭曲的是四维时空。
还有一个例子:光经过大质量天体时会扭曲,但引力不能作用于光,所以解释就是光沿直线传播,在扭曲的时空中运动,就会扭曲。但光还是沿直线传播
事实上,万有引力并不是一种真实的力,比如牛顿说的万有引力,是万物之间皆有引力的简写。有确凿证据表明:引力是电场力的作用。卡文迪许的扭秤测出的两个球之间的引力是“分子间力”。宇宙星体间的作用都是静电引力或斥力,圆周运动在于带电星体在另一星体的磁场中受到了洛仑兹力。
万有引力定律
[law of gravitation)物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任何物体之间都有相互吸引力,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)/r2,G称为万有引力常数。
万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律,而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外,他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后,才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上,从而创立了天体力学。 简单的说,质量越大的东西产生的引力越大,地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。

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势能

定义
Potential Energy
物体由于具有做功的形势而具有的能叫势能.
由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能叫势能,又称作位能,势能是状态量。
势能的类别
势能分为重力势能、弹性势能、分子势能、电势能、引力势能等.
[重力势能](Gravitational Potential Energy)是物体因为重力作用而拥有的能量,公式为EP=mg△h
[弹性势能](Elastic Potential Energy)是物体因为弹性形变而具有的能量. 公式为EP=1/2 kx^2
[分子势能]是分子间的相互作用力而产生的能量,分为斥力和引力.在平衡位置r0时相对平衡,小于平衡位置时表现为斥力,大于平衡位置时表现为引力.但无论何时,引力与斥力都是同时存在的.
分子势能
分子间由于存在相互的作用力,从而具有与其相对位置有关的能,即分子势能。包括分子动能与分子势能。每个分子都有动能;相互作用的分子间都有势能。(但理想气体分子间没有相互作用力,也就没有分子势能)
势能简介
称“位能”。由相互作用的物体之间的相对位置,或由物体内部各部分之间的相对位置所确定的能叫做“势能”。按作用性质的不同,可以分为引力势能、弹性势能、电势能和核势能等。力学中势能有引力势能、重力势能和弹力势能。势能不是属于单独物体所具有的,而是相互作用的物体所共有。在相互作用力是“耗散力” (如摩擦力)时,设物体由A点(假设它是势能零点)移到B点克服它做功为W,当物体由B点回到A点时,它并不能对物体做功,故不能说由于耗散力存在使物体具有了势能。与此相反,如果上述过程是在保守力作用下进行的,那么物体从B回到A时,保守力对物体做的功正好等于W,这是因为保守力所做的功才只与物体的初始和最终的相对位置有关。如果物体不受其它力的作用那么这个功W就使物体得到同样多的动能。故我们说物体在B点有势能W。总之势能的大小由体系内各物体之间保守力所作的功来量度。势能是属于物体系共有的能量,通常说一个物体的势能,实际上是一种简略的说法。势能是一个相对量。选择不同的势能零点,势能的数值一般是不同的。
重力势能
物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。(所有被举高的物体都能够做功,都具有重力势能)物体的质量越大,被举得越高,则它的重力势能就越大。
弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。(所有发生弹性形变的物体都能够做功,都具有弹性势能)发生弹性形变的物体,弹性形变越大,则它具有的弹性形变就越大。
结论
从定义看 只要物体能够做功,就能说它具有势能.

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支持!!!!好看的哦

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"引力"真要了解一下

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地球引力。。 谢谢分享,辛苦了。

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支持,这类片子就该多一点

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很难理解那些天才怎么会想出这么精妙的理论

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终于要金币了了了……:P

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