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牛頓的引力故事

從1665到1667,牛頓已經在思考引力了。壹天晚上,他正坐在壹棵蘋果樹下乘涼,壹個蘋果從樹上掉了下來。他突然想到:為什麽蘋果只會掉到地上,不會飛到天上去?他分析了哥白尼的日心說和開普勒的三大定律,然後想:為什麽行星繞著太陽轉而不離開?為什麽行星離太陽近時快,離太陽遠時慢?行星離太陽越遠,為什麽運行時間越長?牛頓認為他們的根本原因是太陽極具吸引力。

經過壹系列的實驗、觀察和計算,牛頓發現太陽的引力與其巨大的質量密切相關。牛頓進壹步揭示了宇宙的普遍規律:壹切物體都有吸引力;質量越大,吸引力越大;間距越大,吸引力越小。這就是經典力學中著名的“萬有引力定律”。

兩個物體之間的引力

g:萬有引力常數

M1:物體的質量1。

M2:物體2的質量

R:兩個物體之間的距離(大小)( R代表徑向向量)

按照國際單位制,F的單位是牛頓(N),m1和m2的單位是千克(kg),R的單位是米(m),常數G近似等於。

G=6.67×10?N m?/kg?(牛頓平方米每平方千克)。

所以排斥力F永遠不會存在,也就是說凈加速度的力是絕對的。這種符號約定是為了與庫侖定律兼容,在庫侖定律中,絕對力代表兩個電子之間的力。)

擴展數據:

牛頓在推導萬有引力定律時,未能得到引力常數g的具體值,g的值是卡文迪什在1789年用他發明的扭秤得到的。卡文迪許的扭秤實驗不僅在實踐中證明了萬有引力定律,而且使其得到了更廣泛的應用。

扭秤的基本原理是在壹根剛性桿的兩端連接兩個具有壹定高度的相同質量的砝碼,用壹根扭力線通過平衡桿的中心懸掛起來。平衡梁可以繞著絞線自由轉動。當重力場不均勻時,兩個質量的引力不平行。這個方向的微小差別,在兩個質量上造成壹個很小的水平分量,並產生壹個力矩,使懸掛系統繞著絞線旋轉,直到與絞線的力矩達到平衡。

絞線上的小鏡子把光反射到記錄板上。當扭絞線旋轉時,光在相位板上移動的距離標誌著扭絞角的大小。平衡位置與扭秤常數和重力勢的二階導數有關。在壹個測點至少觀測三個方向,確定四個二次導數值,測量精度壹般可達幾個厄缶。

萬有引力定律揭示了天體運動的規律,廣泛應用於天文學和航天導航計算。為實際天文觀測提供了壹套計算方法。只需要少量的觀測數據,我們就可以計算出天體運行很長壹段時間的軌道。科學史上哈雷彗星、海王星、冥王星的發現,都是應用萬有引力定律取得巨大成就的例子。

利用萬有引力公式和開普勒第三定律,還可以計算出太陽、地球等無法直接測量的天體的質量。牛頓還解釋了月球和太陽引力引起的潮汐現象。根據萬有引力定律和其他力學定律,他還成功地解釋了地球兩極形狀扁平和地軸復雜運動的原因。推翻古人類認為的諸神引力。

對文化發展意義重大:樹立了人們認識天地萬物的信心,解放了人們的思想,在科學文化發展史上發揮了積極作用。

參考資料:

百度百科-萬有引力定律