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萬有引力的一些公式

生活 更新时间:2024-11-28 07:46:48

宇宙中的一切現象都可以用4種基本力進行解釋,除了生命的軌迹(比如你明天、明年,你的未來會發生什麼)。

在前面的文章中有詳細展開 強力與弱力,但這兩種力隻作用于微觀世界,所以許多人都不是太清楚。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)1

後邊會用幾篇文章詳解 引力與電磁力,對這兩種力大家會熟悉許多,因為它們作用于宏觀世界,影響着我們眼中所能看到的一切。

這些力看着很玄,但邏輯很簡單,就是用來解釋物體的複雜運動。

宇宙中的一切都歸于運動,如果沒有運動,靜止與死寂的宇宙将不複存在,時間的本質也是物質的運動。

反過來,隻要能把萬物的運動軌迹弄明白了,也就能獲得與上帝同台競技的資格。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)2

說白了,現在的大一統理論,就是要把這些力都統一到一個框架下面來。

他們認為宇宙應該擁有一種簡潔的美,就像計算機一樣,雖然看着眼花缭亂,但歸根結底也就是0和1,而宇宙的本源也應該像0和1一樣的簡潔。

現在回到我們這次的主題:什麼是萬有引力?

萬有引力就是四種基本力裡的引力。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)3

萬有的意思很明顯,就是說這種力是普遍存在的,任何兩個有質量的物體之間都有這樣一種力,誰也跑不掉。

說得更直白一點就是:萬物之間都會相互吸引。

是不是有一絲疑惑:如果萬物之間都有吸引力,那麼我和車子、房子、妹子、票子之間也都有吸引力嗎?為什麼從來沒感覺到?

的确是都有吸引力的,隻不過這些力都太小察覺不到(這裡指的是物理上的吸引力,包括針和線之間都有吸引力)。

為什麼引力小呢?

當然是因為質量小,上面所指事物的體重在引力眼中不值一提,要想感受到引力,就得選個質量大的。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)4

要不選擇高樓大廈,再不行選擇珠穆朗瑪峰,但很可惜,引力還是太小,我們依然感覺不到。

别慌,地球上的事物沒辦法讓我們感受到引力,但我們可以把目光移到地球之外,或者地球本身。

認真想一想:蘋果為什麼會往下落,不會飄到天上去?

你每次跳起來之後為什麼都會落回地面?

月亮圍着地球轉、地球圍着太陽轉、為什麼各星系之間都能夠有序運轉?

是的,這些都是萬有引力在發揮它的作用,當我們了解廣義相對論後,就會對引力更加熟悉。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)5

我們所習以為常的一切運動、所司空見慣的一些現象都是引力在協調、調配,引力深深影響着每個人的生活,它給了我們安全感,也給了我們恐懼。

引力雖然是萬有的,但是它非常微弱,我們需要地球這個級别的物體才能直觀感受到它的存在。

我們在地球上感覺不到萬有引力,那是因為我們一出生就在地球上,引力所産生的現象讓我們覺得是理所當然的。

如果去月球上或者暴露在太空中,就會有更直觀的感受。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)6

下面舉個例子來推導引力的存在。

根據牛頓的力學定律:

***如果沒有外力影響,物體會一直保持原來的運動狀态,原來是靜止的,後面就一直靜止;原來有一個速度,後面就一直以這個速度勻速直線運動***

根據這個定律,當我們跳起來時,應該會以剛起跳的速度一直向上方運行,永不停歇,就像在太空中被割斷繩子的宇航員一樣。

那我們為什麼在跳到一定高度後會落回到地面呢?

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)7

那是因為當我們跳起來後會慢慢減速,到了最高點速度為0後,然後開始反向加速下落。

在整個過程中,速度的大小和方向都發生了明顯的變化,這就表明跳躍時肯定受到了其它外力的影響,

這個力讓我們的速度發生了改變。

但是,我們跳起來後明明沒有跟任何東西接觸,那這會是什麼力呢?

答案是引力,是我們和地球之間的萬有引力。

任何兩個物體之間都有引力,地球和地面物體之間當然也有。

我們可以把地球想象成一個巨大的吸鐵石,它對地面上的任何東西都有強大的吸引力,所以高處的物體總會往低處走。

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)8

地球強大的引力不僅會把離開地面的東西吸回到地面,還能吸住月球讓它圍着地球轉。

如果還有對引力不太明白的朋友,可以望向家裡的天花闆,去試着看天花闆上能不能倒着走路。

當然,那肯定是走不了的,但為什麼我們可以在朝着下方的地球上走路,而這一面的所有東西也都沒有漫天飛舞?

對的,那就是引力。

到了這裡,相信大家對引力也都有了一個概念。

但這還遠遠不夠,雖然我們知道蘋果下落、月亮圍着地球轉都是引力造成的,那引力具體是怎麼影響它們的呢?

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)9

這個地球引力到底會使蘋果以多大的加速度下落?1秒後蘋果的速度是多大,2秒後會下落幾米?它會使月亮以多大的周期圍着地球轉?

這些都離不開萬有引力定律,下一篇将會詳細展開。

這裡留一個思考題:為什麼月亮不會被地球吸過來,地球不會被太陽吸過去,它們之間又為什麼會留下一個能夠讓生命生存的距離?

萬有引力的一些公式(通俗聊聊萬有引力)10

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