在不考虑动力枯竭的情况下火箭一直飞,它能够挣脱地球引力吗?
火箭要脱离地球引力是不可能的,这辈子都不会,因为引力的作用无限远。但是可以达到逃逸速度。逃逸速度就是说的这个火箭没动力也不能被地球引力拉回来,这也可以看做有能力挣脱地球引力吧。
所以思路就是,某个位置的火箭动能,大于从无穷远到这个位置地球引力对火箭的做功。
万有引力公式F=GMm/r^2,G是万有引力常数,M是地球质量,m是火箭质量,r是火箭距离地心的距离
从无穷远到这个位置r对万有引力公式积分,得到E=GMm/r,mV^2/2=GmM/r的时候就可以逃逸地球了。也就是V=√2GM/r。
假设这个火箭在地球表面,那么V≈11.17公里每秒。这也就是达到这个速度之后,火箭不开发动机也能飘到无限远。当然,事实上这只能逃逸地球,因为还有太阳拉着火箭,所以火箭会进入环绕太阳的轨道。
要是火箭黑科技,无限动力飞着玩。比如他这样飞到距离地球一万公里的高度。那么这时的逃逸速度就是7公里每秒。飞到距离地球十万公里的地方,那么这时的逃逸速度就是2.7公里每秒。
如果火箭慢慢飞,飞到距离地球表面一千万公里的地方,这时只需要280米每秒的速度,就可以逃逸地球。(不考虑其他天体)比这个速度还低的话,就可能会被地球拉回来。
这就是逃逸速度的概念。换句话说有动力的话,慢慢飞就行,越远逃逸速度越小。没动力的话就要尽快达到逃逸速度,然后也可以飞无限远。
不能。我们可以举一个例子说明问题:譬如一个速度小于第一宇宙速度的炮仗,虽然可以蹦哒到很高的高空,但是总归要掉落到地面上来,这是毫无疑问的,尽管其能量可以无穷无尽也都是枉然。在自由空间的运行规律决定了这一普遍规律。速度决定了其逃逸出去的最大高度。达不到必要的速度都不可能逃逸出去,这不是仅有足够能量就可以解决问题的。
引力的能量传播需要依靠什么?
很高兴能看到一个自己喜欢的话题,感谢题主的贡献。想解答这个问题,其实我们需要对物理中一些基本概念有明确的、透彻的了解,所以,咱们这里就从最基本的概念说起。
首先是力人类认识力的作用用了近两千年的时间,直到牛顿大神横空出世,人们才对力有了真正的认识。所谓的力,就是能改变物体运动状态的那种作用。经过物理学这么多年的发展,人类总结出宇宙中最基本的四种力,即:引力、电磁力、强作用力、弱作用力。
其次是能量什么是能量呢?这其实源自物理学对力做功的理解,啥是力做功呢?就是物体在力的作用下发生了位移,力在位移的方向上有分量或者说是投影,并且不等于零。能量就是对这种力潜在做功能力的一种评价。所以说,有多少种运动,就有多少种能量。
从前面我们介绍的基本概念我们可以看出,不论是力,还是能量的概念中,都没有涉及到所谓介质的概念。那么为什么人们一定要给力赋予一个介质呢?
这跟我们的日常经验有很大的关系。如果不考虑力的本质,我们在生活中会发现,通常两个物体发生相互作用,是需要相互接触的。我们走路的摩擦力、推箱子、拿东西莫不如此。人们自然对这种能够跨越空间距离的相互作用就很好奇,凭什么你们不接触就能发生相互作用呢?但是,事实上就是如此,四种基本力的相互作用,都不需要发生相互接触。
所以自从牛顿提出来万有引力开始,物理学家们一直在探寻着究竟是什么东西产生让物质能跨越空间距离产生能改变物体运动状态的相互作用,然而一直都没有找到。因为没有,所以臣妾做不到啊。
奥姆剃刀法则说到这里的时候,我不由得想到了《皇帝的新衣》这个故事。皇帝没穿衣服,如果你非要说皇帝穿了衣服,那么好吧,你就要解释,为啥你看不见呢?编,各种编,编不出来自己就成了傻瓜。一个谎言的背后需要更多的谎言去弥补。
然而,我们如果直接认为,皇帝就是没穿衣服就很简单了。因为没穿,所以我看不见啊。其实这就是奥姆剃刀法则。这个认为如无必要,勿增实体,即简单有效原理。
从我们目前对引力的观察上来看,确实是没有发现任何介质的。既然没有发现介质,又何必要一定去给引力增加一个介质呢?这跟皇帝的新衣没有任何的区别。
科学要做的事情就是要以可观测的客观事实为依据,发现我们这个世界运行的规律。不可观测的东西如何能作为科学研究的对象呢?
当然了,如果某一天,我们真的发现了引力传播的介质,那就是另外一回事了。但是今天,我们的认识就到这个程度,没看见,就是没看见,不要编。因为,我们人类认识这个世界是从简单到复杂,从粗糙到精细的过程。科学的发展也不例外。
就像生物学,我们对生物的认识远超古人,这是毫无疑问的。但是早期的生物学家就是从数蜈蚣有多少条腿、蜘蛛腿上有多少根毛,这种最基础的工作开始做起的。但是我们今天的生物科学,已经能够从基因的层面改造生物,甚至是创造生物了。
全文总结从我们前面的分析中我们可以得到这样的结论,力也好,能量也罢,其实都是物理学家为了解释物体的运动而引入的概念,它们离不开运动,介质并不是必须的东西,没有就是没有,不必要强加。在这个认识过程中,我宁愿做那个识破皇帝新衣的小孩,而不是那个为了保住面子说假话的大臣。
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谢邀。引力是目前了解到的自然力中最另类的,无法用量子力学的方法量子化(不然就有世界公认的大统一理论了,弦理论目前还没有被实验证实,所以不知道对不对,更不能说是大统一理论)。所以,目前没有把握引力会有引力子。光有光子,这是和实验观察吻合的(例如数码相机在光线严重不足的时候,照片有很多点点就是光子的痕迹)。
目前最符合实验观察的理论是爱因斯坦的广义相对论。按照广义相对论,引力是时空的弯曲。引力波就是时空弯曲的扰动的传播。和光一样,引力波的传播不需要其他东西,例如声波传播所需要的介质,而且速度也是宇宙最高速度光速。