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當你看到體重在慢慢下降

生活 更新时间:2024-08-28 23:13:32

關于回答“有地球表面的不同地方引力會不同嗎?”的問題,您陳述說在珠穆朗瑪峰山頂,引力作用力更小。您使用方程式1/R2 作為您的答案的理論基礎。但我個人認為這一等式隻有在您離開地球表面時才成立。我之所以這樣說是因為隻有當您潛入地面以下,引力的作用力才會減少,直到在地核那裡為0。

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如果您增加地球的總體表面積,使得地球更大,即使您離地核更遠一點,引力作用力也将增強。我猜想您是指理論上的地球表面積,引力也是最大化了。如果那樣的話,因為珠穆朗瑪峰是高于地表的,引力作用力也會較小。最後,我的問題是:在死谷我的體重會比在海平面時輕嗎(其它因素全部相等)?

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你站在地球表面所感受到的引力取決地兩方面。他們分别是:

你與地核的距離,R

這個半徑R範圍内所覆蓋的質量M(R)

第2點實際上是很細微的變化。隻有在那個半徑範圍内的質量才會可以影響到你所感受到的引力作用力。那種引力作用力不是立刻體現的,隻是物理學專業的大學生學習定理時會在驗證時體驗到(最起碼通過一個球狀的對稱物體驗證)。

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因此,如果你挖直通地核的隧道,那點的半徑剛好為0,沒有任何質量,那裡将沒有引力。如果你登上地球的最高峰,所有地球上的質量将包含在内。質量将不随着半徑的變化而變化,則定律 1/R^2 可直接适用。除了那兩種極端的情況以外,其它情況大相徑庭。當你離地核越遠,引力将如定律1/R^2 變化。但如果半徑内的質量輕微增加,引力作用力的變化也将有所不同。

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對于一個密度均等的球體來說,半徑内的質量将按定律 R3增加。所以如果你在那樣的球體行走,引力作用力的變化将與半徑增加成比例地增加。一旦你離開了球體的表面,引力作用力将按定律1/R^2減少。

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地球不是一個密度均等的球體,它的核心密度最大。一旦你離開地核,半徑内質量變化将小于定律 R^3 。當高于地表時,随着你的高度提升,質量的變化相對總體質量來說是非常小的,因此适用定律 1/R^2 ——所以你說那是簡化陳述是對的。

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為了計算出你在死谷時的體重比在海平面或在珠穆朗瑪峰山頂時輕,你需要知道各自半徑内地球的質量。我敢打賭質量的不同非常小以緻于可以忽略不計。那樣的話,你可以使用定律1/R2 所以你在死谷确實比在海平面重。如果質量的變化很大的話,你需要把那個變化計算在内。因此,最終你深入死谷深處時的體重将比在海平面時輕。

那個問題是基于地核沒有引力作用力的事實而展開的讨論中産生的。我假設在地球内開鑿了一條真空隧道,一個人跳進隧道并從地球的另一端出來。這個前提當然是沒有摩擦。另一方面,如果因為空氣或隧道而有摩擦的話,你最終将是完成了一次笨豬跳。

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我好奇的是您是否想計算出您穿越地核時的速度以及整個過程的時間(同樣是假設沒有摩擦)。

這是個非常有趣的問題,而且是我讀大學時物理學期末考的問題。為了便于計算(但不真實),這裡假設地球是密度均等的球體。如果你在地球裡開鑿一條隧道并跳進去,你實際上會來來回回地搖擺,像在一條繩子上鐘擺那樣!(當然這是假設沒有摩擦或空氣阻力)。根據地球的質量模型(例如質量如何随着深度變化)你可以輕而易舉地正确計算出整個過程需要多久以及穿越地核時的速度。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. curious.astro.cornell

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