当天体半径接近‘引力半径’时,引力趋于无穷大,牛顿引力理论

bdqnwqk6个月前问题6

牛顿的引力学认为引力反比于半径的平方(引力是改变星体或物质运动状态的原因) 所以当半径为零时引力无穷大 但随着人类对宇宙的认知 后来的爱因斯坦将引力理解为一种空间中(这里的空间不止包括长宽高这三个量,还有时间 是四维的空间)的一种几何效应(就像是可以将三维曲线的切线用速度代表一样,引力也类似的可以看作是四维空间中的一个几何特征) 由于维度的提高所以在数学上方程表述也有所差别 引力不再简单的和半径平方成反比 而是表现出更复杂的概念 所以星体的半径不必再缩小到一个点才可以让引力无限大 而是停留在一个特定的数值上(天体达到这个数值便形成了黑洞) 这个数值就是“引力半径” (在牛顿的理论中引力半径是“0) 当然在引力半径范围内牛顿力学将不再适用(也没有比0小的绝对数值) 反之当然牛顿力学只适用实际半径比引力半径大的星体 (就是说牛顿引力学是不可以用来研究黑洞的) 另外高速星体也不适合使用牛顿力学(近光速,即其速率可与光速比较 至少站在光速面前看起来不接近零 既为高速含义 另外最近中微子研究热表示对光速的挑战 但这并不影响相对论的正确性 在高速理论中光速只是一个代表 并不是绝对) 好吧~牛顿力学很有局限性 但一般根本碰不到不适用牛顿力学的状况(只要不研究黑洞) 还有所谓高速星体 只要是能看到的星星基本都不是高速星体 牛顿力学还是挺顶事的 呵呵~ 还有再给你个参考 这里提到的引力半径和光的粒子性有关 虽然这里提到的计算现如今已经被看成是”认知错误的计算“ 可却歪打正着的算出了黑洞的正确半径 (这种使用牛顿引力学计算的方式会出现两点认知上的数据采用错误,可两点错误刚好抵消了其负面作用)

用公式1/2mv^2=mgh时对纸带起点的要求是 所选择的纸带第1、2两点间距应接近

2毫米,我们老师是这样说的。
如果认为打第一个点的速度是0的话,那么由h=1/2gt^2可得,间距是2mm,但是具体实验中,会出现另一种情况,如果是打点器在打第一个点之后(1,2两点相差0.02s)纸带才开始运动的话,中间的距离会小于2mm,但是会介于1-2mm。所以在具体实验中,可以选取1-2mm间距的点作为第1,2点。

求万有引力公式推导过程

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。