張航
提到引力,就要提到砸中牛頓的那個(gè)蘋果,和那棵果樹。牛頓因?yàn)槟穷w蘋果發(fā)現(xiàn)了萬有引力。事實(shí)上要讓你失望了,牛頓從沒有在作品里,提到過那顆蘋果。故事都是騙人的,但萬有引力是真的,任何具有質(zhì)量的物體之間,都有互相吸引的力,它也是物體重量的來源。人和人之間也有引力,只是相比人和地球之間的引力,小得可以忽略不計(jì)。
★實(shí)話告訴你,我拉動了地球
1687年,牛頓發(fā)表了萬有引力定律。他在書里寫,引力與兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比,與他們之間距離的平方成反比。
既然叫萬有引力,地球在吸引人的時(shí)候,其實(shí)人也在吸弓|地球。當(dāng)你從高處朝下跳的時(shí)候,地球把你朝地面拉,同時(shí),你也在把地球加速朝你的方向拉。這樣一想,是不是有點(diǎn)酷?
喜歡武俠的男生,是不是開始心潮澎湃了。畢竟你都是可以拉動地球的人了。再看看少年喜歡做些“拔劍砍地,投石沖天”的事,覺得自己目空一切,學(xué)過物理之后,你會發(fā)現(xiàn)這一切毫無意義啊喂!
我們和地球真不是一個(gè)重量級的選手,我們對地球的作用力小得可以忽略不計(jì)。你投石沖天,扔的石頭還是會掉地上,就算沒砸到人,砸到花花草草也是不好的。
那么我們到底要受到地球多大的拉扯力呢?一個(gè)物體受到的引力場強(qiáng)度,等于它在這位置受影響而產(chǎn)生的加速度。啥意思呢?地球表面自由落體加速度g是9.81m/s?,假設(shè)物體質(zhì)量是m,那么重力就是質(zhì)量m和g的乘積了。
兩個(gè)鐵球同時(shí)著地的故事都聽過,忽略空氣阻力的話,鐵球落下第一秒可以落9.81m/s,第二秒就達(dá)到了19.62m/s,如此遞增……加速度嘛,總之就是越來越快。
所以不管你多么像竄天猴一樣要上天,地球都可以穩(wěn)穩(wěn)地把你抓在地球表面。機(jī)智的你是不是想,那為什么火箭可以上天呢?那你得看看火箭的助推力和地球拉力,到底誰大了。
★《流浪地球》中木星吸引地球
星星是怎么來的呢?你想,最開始只是一個(gè)小石塊,它把附近比自己更小的石塊拉過來組成團(tuán),越拉越多就成了一個(gè)龐大的星體。這都是引力的功勞?,F(xiàn)在不同的星體之間,還在互相拉扯,像拔河一樣,拔不過就被對方扯走了。勢均力敵的話,那還可以各自在各自的軌道上運(yùn)行,形成一個(gè)穩(wěn)定的天體系統(tǒng)。
科幻電影《流浪地球》里,出現(xiàn)了木星引力捕獲地球大氣和吸引地球撞向木星的片段,最后靠著點(diǎn)燃木星大氣的巨大沖擊波把地球推離了木星,才避免了人類滅亡的厄運(yùn)。我們來對比一下木星和地球的照片就很好理解這個(gè)場景了,地球和木星之對比懸殊就好像車?yán)遄雍痛笪鞴弦粯印?/p>
根據(jù)萬有引力計(jì)算公式F=(GXm1xm2)r2,地球?qū)⑹艿綐O大的木星引力,導(dǎo)致地球向木星撞去。引力與它們之間距離的平方成反比,隨著地球離木星越來越近,引力越來越大,一旦突破希洛極限,地球就沒有機(jī)會逃逸了。
引力存在于宇宙萬物之間,引力最大的天體,自然就是黑洞了,連光也無法逃脫它的拉扯。
自然界的四種基本力
自然界存在四種力:除了我們比較熟悉的引力和電磁力之外,還有強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力??疵?,你覺得誰的力最弱?你也許會說弱相互作用力,錯,最弱的是引力。
強(qiáng)相互作用力,顧名思義力量最強(qiáng),把夸克拉攏組成質(zhì)子和中子,而且把他們拉攏禁錮在非常小的原子核里,動彈不得。弱相互作用力和放射性衰變有關(guān):原子核帶正電是因?yàn)橘|(zhì)子帶正電,為了保證原子為中性,原子核周圍的電子就增多,就像大哥身邊的小弟多了,罩不住一樣,原子結(jié)構(gòu)開始不穩(wěn)定,大哥顯得力不從心。核武器里面就有弱相互作用力的體現(xiàn)。