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万有引力

作者:马原
2020-02-21
百科

万有引力

一、什么是“万有引力”

任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。

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。

万有引力的推导:若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即:

ω=2π/T(周期)

如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为

mrω^2=mr(4π^2)/T^2

另外,由开普勒第三定律可得

r^3/T^2=常数k'

那么沿太阳方向的力为

mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2

由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。从太阳的角度看,

(太阳的质量M)(k'')(4π^2)/r^2

是太阳受到沿行星方向的力。因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k'包含了太阳的质量M,k''包含了行星的质量m。由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,它称为万有引力。

如果引入一个新的常数(称万有引力常数),再考虑太阳和行星的质量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示为

万有引力=GmM/r^2

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。

二、什么是万有引力

(((((((简单的说就是有质量的东西都有相互间的吸引力,就是大家都想吸在一起))))))))))))))))))))))))))))) 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,每一个物体都吸引着其他每一个物体,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引力作用,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。

存在物质 A ,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。

四种基本相互作用力的完全统一理论的解释: 万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力这四种作用力是统一的,它们都是由一种基本粒子的振动波来传递的,只是波的形式不同。任一质点(物质)都使与其碰撞的这种基本粒子径向振动的动量减少(波长拉长)并向外传递形成(万有)引力场;电子(电荷)使与其碰撞的这种基本粒子径向振动的横向上增加动量并向外传递形成静电场;运动的电荷(电流)使与其碰撞的这种基本粒子在原径向振动状态上增加了两个垂直其径向方向的动量并向外传递形成电磁场;强相互作用力、弱相互作用力是这种基本粒子径向振动对粒子产生的压力与电磁力、引力的共同作用。

任意两质点(由基本粒子构成的物质)在各方向上都受到力基子的碰撞,碰撞的频率非常高,因质点的质量远远大于力基子的质量,其中有一些力基子在非常短的时间内会被挤帖在质点上(可以又被挤掉重新受到力基子的碰撞获得动量),于是质点周围的力基子波的波长被拉长,碰撞频率降低,压力降低。在质点外侧两质点距离以外的地方,力基子波的频率大于内侧频率,所以内侧压力小于外侧压力,表现两质点相互吸引,即万有引力。

引力的大小与两质点的质量之积成正比与其之间距离的平方成反比(力基子波在两质点之间连线上碰撞传递时,每一次传递都受到系统能量的恢复使波长逐渐增加,可通过积分计算出与其之间距离的平方成反比) 力基子之间不吸引,原因为它是最小的、质量相等的基本粒子,只能通过相互碰撞运动传递能量(力),不吸收能量,除非把它压成一个更大的结构粒子。 质量大的物体“吸收”力基子波的能量大,它周围的压力比质量小的物体周围压力更低,所以一大一小两物体在引力的作用下,小质量物体比大质量物体相向运动速度快,符合公式F=ma[编辑本段]相对论的解释 其实引力是不存在的。

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 。

三、万有引力到底是什么

万有引力是怎样产生的?

自从牛顿提出“万有引力”这个理论以来,人们一直认为引力来自物体的本身其实这个观点是错误的,一个物体对另一个物体产生的引力是两物体各自消耗宇宙能量的同时,两物体之间产生了弱能量区,从而产生了引力。

弱能量区是怎样产生的呢?前面我们提到过正能子撞击愿子核时,这一颗正能子寿命结束,所以说整个内宇宙的所有物质都在消耗内宇宙的能量。

高密度的正能子在穿过一个物体时,必然要消耗一部分正能子。那么正能子在穿入一物体的密度,就高于穿出密度。那么穿出面就形成了弱能量区。

我们举一个这样的例子,我们拿一块有色玻璃放在太阳光下,那么玻璃下的光线强度就没有玻璃上面大。下面相比而言就形成了弱光区。为什么呢?因为一部光线被有色玻璃消耗了,那么正能子在穿过一物体时也是这个道理。一部分正能子被原子核消耗了,穿出这一物体时的正能子就没有穿入时多,这就在穿出面形成了弱能量区。因为正能子来自四面八方,所以在物体的任何一面都有弱能量区,弱能量区就是引力区。

如果你还看不懂,我来举个这样的例子,比如:甲、乙两个人面对面站立。从甲人的背面穿进100亿颗正能子(假设100亿颗正能子的冲击力等于100牛顿)那么穿出甲人的身体时只有90亿颗正能子,也就是说甲人从这个方向来的正能子,消耗了10亿颗,那么剩下90亿颗正能子从正面冲击乙人,而乙人还有100亿颗正能子从他背面冲击,也就是说有一个100牛顿的力从背面向进推乙,而乙的正面有90牛顿的力向后推乙,那么这两力相减,乙就有向甲10牛顿的力,同样道理,甲也有向乙10牛顿的力(假设甲、乙两个体重相等)这10牛顿的力就是引力,这就是我要解说的万有引力现象。

四、【万有引力和重力的关系】

1、在地面上的物体的重力是由于物体受到地球的万有引力而产生的.这句话有点绕口.再说的明白一点,地球表面上的物体的重力是物体受到地球的万有引力的一个分力,另一个分力用来提供物体随着地球自转时所需要的向心力了.所以严格地说重力不等于万有引力.2、在计算绕地球表面运转的地球卫星的有关问题的时间,我们说卫星做圆周运动需要向心力,这个向心力是万有引力提供的.而在这时候的卫星受到的重力就等于万有引力,所以我们也可以说这时候卫星受到的重力提供万有引力.在处理卫星运转的时候这是常用的一个基本思路.。

五、【万有引力的推导公式和过程】

万有引力定律是牛顿在借用开普勒第三行星运动定律和自己的分析思考下得出的.开普勒第三行星运动定律:所有行星运动轨迹的半长轴的三次方与其运动周期的平方的比值为定值.为简化推导,设行星运动轨迹为圆,其轨道半径为r,周期为T.相应的有:r^3/T^2=K(定值).设太阳质量为M,行星的质量为m,行星的加速度为a.则由“牛二”定律,行星作匀速圆周运动所受到的向心力F=ma=m(w^2)r=m[(4π^2)/T^2]r=(4π^2)K*(m/r^2).可见F正比于m,于是牛顿想到既然力的作用是相互的,就应该有F也正比于M.由此F=(4π^2)K*(m/r^2)=GM*(m/r^2),比例系数G即为我们所熟知的万有引力常量.而K的大小与中心天体的质量有关.希望能对你有所帮助。

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