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解析:
万有引力
universal gravitation
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283×10-4牛顿,相当于003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 牛顿发现万有引力。
有关力学:
牛顿了解伽利略早先所发展出来的惯性观念,他知道在不受外力作用的情形下,动者恒做等速度直线运动。他也知道若一个运动中物体的速率或运动方向有了变化,其中必定有力的作用。当时的牛顿,受到天文学家哥白尼提出的「地球绕日的圆形轨道」的影响可能正对月亮的运行轨迹不是直线、是绕着地球的圆形轨道而深感困惑。但是他已知道,由海更士提出「一物体要作圆周运动需要施一个向中心的力量」的理论。由天文看,行星绕太阳运动也应需要一向心的吸引力量,可是,这个力到底是什么
有关天文学:
西元1543年哥白尼提出天体运行论,以太阳为诸行星的运转中心和地球自转来解释星象,对人类以自我为中心的宇宙观作了一个革命性的改变。其后克卜勒分别在西元1609年提出行星运行第一定律「运行的轨道为椭圆,太阳位在椭圆的一焦点上」及第二定律「等面积定律;行星与太阳连线在相同的时间内,扫过的面积相同」及西元1619年提出的第三定律「周期定律;行星周期T的平方正比于轨道平均距离的立方」这三个定律揭示出几个问题:
1 轨道可以是圆的,也可以是椭圆的,什么样的作用方式,可以形成这样的轨道运行呢
2 太阳处于椭圆一焦点上,显示行星是绕著太阳的,是什么力量使它们绕著太阳转呢
3 由周期与轨道半径的关系(周期平方正比于轨道半径三次方),这又意味着是什么作用的方式所形的呢
牛顿的伟大,就是看出了月亮是一直朝着地球「掉落」的,道理就和苹果的掉落相同。他推论月亮与苹果掉落的原因,都是由于地球重力在拉的结果。
掉落中的月球
牛顿又进一步发展他的想法。他比较了掉落中的苹果与掉落中的月亮,后来牛顿了解到,如果月亮没有朝着地球掉落的话,它将会做直线运动,最后则会脱离绕地轨道,所以他认为月亮正绕着地球而掉落(月球可是很认真的掉唷)。因此,月亮必定掉落在那条没受到外力时应该会走的下方。牛顿大胆地假设,月球在重力的吸引下,只是一个绕着地球转的抛体而已。至于月球的切线速度是怎么来的,可能就是在宇宙大霹雳、创世之时就决定了,而月球的切线速度大小将会决定它绕地球的轨道是圆形、椭圆形、抛物线、双曲线或是撞上地球。
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」。
牛顿与万有引力定律
牛顿第一定律为:一切物体总保持运速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
牛顿第一定律又叫惯性定律
牛顿第二定律为:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比
牛顿第三定律为:两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上
万有引力的形成原理
万有引力是存在于任何物体之间的相互吸引力。两个物体见的万有引力,其大小和他们的质量的乘积成正比,和他们的距离成反比。
—《新华字典》
人们都知道,爱因斯坦是一代物理大英雄,他在生活的几十年中,同样要思考这个本质问题,为什么物质间会有万有引力,特别是在他的晚年,进行了力场的统一研究,尽管在物理科学的统一研究上没有过多成绩,必定是做了一定的工作,给后人的研究带来一定的启示。特别是爱因斯坦的相对论,为了说明物质质量与能量间的关系,建立了质能方程,为了说明自然界的光速为极限速度,他假假设了自然界存在的光速度是极限速度,没有比这个速度更大的速度,当物质速度叠加的时候,相对速度不会超过光速,并且速度越大,物质的质量越大,这个系统称为爱因斯坦的狭义相对论;为了说明物质间存在万有引力,爱因斯坦认为宇宙就相当于一个网,一个物质的存在,都会将这个网压得变型,使物质周围的时空发生弯曲,从而让另一个物质存在相对运动的趋势,这个运动趋势相当于存在的这个物体对它的作用力,这个称为广义相对论。
爱因斯坦的相对论,非常高深,能够听明明白的人很少,能够理解的人更是少之甚少。今天我们用光子是物质的基本粒子,来进一步说明,物质间存在万有引力是一个很简单的问题,它变得非常轻松,理论上容易理解。因为自然界的存在本来就是非常简单的事,是因为人类的社会属性,让人类变得与自然界不同,并且由于人类的思想、听觉、文明、文化,长期过着人类的社会生活,让人类忘记了自然界的共同语言,让人类失去了与自然界直接交换全面光子信息的能力,而只交换频率范围非常窄的光子信息,让人类自己走上了极端,是人类自己变得复杂,反倒对自然界不容易理解。
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。
万有引力定律
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比。
F=Gm1m2/r^2
m1,m2表示两个物体的质量(kg)
r表示两个物体的距离(m)
F表示两个物体的引力(N)
G为引力常量,通常取G=66710^-11(Nm^2/kg^2)
例题
设地球质量为m,地球到太阳的距离为R,地球绕太阳的周期为T,试通过以上条件计算太阳质量。
解:设地球绕太阳的运动为匀速圆周运动,所需的向心力为太阳对地球的万有引力。即
F=GMm/R^2=m(2314/T)^2R
解得M=4314R^2/(GT^2)
1、万有引力定律的公式:
其中,
(1)F:两个物体之间的引力
(2)G:万有引力常量
(3)m1:物体1的质量
(4)m2:物体2的质量
(5)r:两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)
2、依照国际单位制,F的单位为牛顿(N),m1和m2的单位为千克(Kg),r 的单位为米(m),常数 G 近似地等于 G=667×10⁻¹¹ N·m²/kg²(牛顿平方米每二次方千克)。
扩展资料:
经典万有引力定律反映了一定历史阶段人类对引力的认识,在十九世纪末发现,水星在近日点的移动速度比理论值大,即发现水星轨道有旋紧,轨道旋紧的快慢的实际值为每世纪429″。
这种现象用万有引力定律无法解释,而根据广义相对论计算的结果旋紧是每世纪430″,在观测误差允许的范围内。此外,广义相对论还能较好地解释谱线的红移和光线在太阳引力作用下的偏转等现象。这表明广义相对论的引力理论比经典的引力理论进了一步。
在法拉第和麦克斯韦之后,人们看到物理的实在除了粒子还有电磁场。电磁场具有动量和能量且能传播电磁波。这使人们联想万有引力定律也是物理的实在,能传播引力波,也有许多人努力探测它,但尚无很好的结果。电磁波的传播可用光子解释,类似地,光子也导致引力子概念的引出。万有引力也不再是超距作用,而以引力子为媒介。但这些都是物理学家正在探索的领域。
参考资料来源:百度百科 - 万有引力定律
万有引力是来自牛顿的万有引力定律,不属于牛顿三大定律。
1、1687年牛顿发现万有引力定律,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。
2、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。 地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。
扩展资料:
1、1643年1月4日,艾萨克·牛顿出生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落伍尔索普村的伍尔索普(Woolsthorpe)庄园。
2、牛顿是英国伟大的物理学家、数学家和天文学家,提出过万有引力定律、力学三大定律、白光由各色光组成的理论,并开创了微积分学。
3、牛顿1672年创制了反射望远镜。他用质点间的万有引力证明,密度呈球对称的球体对外的引力都可以用同质量的质点放在中心的位置来代替。
4、牛顿在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。
参考资料:
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