5 抛出去的东西还会掉下来——重力
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在日常生活中都有这样的认识,把手中的东西抛出去,最后还是会落在地上,无论自己用多大的力都会落下来,这是为什么呢?苹果在树上,当它成熟了为什么不是掉到外太空而是掉到地上,更有一个最牛的苹果掉到了牛顿的头上,这其中的奥秘就是重力。
重力就是由于地球的吸引而使物体受到的力,是万有引力的一个分力。生活中常把物体所受重力的大小简称为物重。重力的单位是N,但是表示符号为G。
地球赤道示意图
重力的方向总是竖直向下,不一定是指向地心的(只有在赤道和两极指向地心)。同一个物体重力的大小与所处的纬度有关。因为一切物体在地球上与地球一起运动,这个运动可以近似看成匀速圆周运动。物体作匀速圆周运动需要向心力,即一个绕地轴转动的力。而纬度低的地方所需向心力大,纬度高的地方所需向心力小。
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万有引力
万有引力定律是物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。万有引力是自然界的四大基本相互作用之一,另外三种相互作用分别是电磁相互作用、弱相互作用及强相互作用。万有引力是上述相互作用中作用力最微弱的,但是在超距上万有引力仍然具有较大吸引力的作用。在经典力学中,万有引力被认为因引力场发生作用。在广义相对论上,万有引力来源于存在质量对时空的扭曲,而不是引力场的作用。在量子引力中,引力微子被假定为重力的传送媒介。
随着物理知识的发展,科学家对重力的了解也更加完善,给出重力定义:“随地球一起转动的物体所表现出的、所受地球的引力,称物体的重力。”
依据这个定义,加以分析可以得出以下关于重力概念的内涵:
第一,地球引力是重力的来源,是它的本质。
第二,重力只是一个直观的概念,其实质是物体随地球一起转动时受到地球的引力。
第三,重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差。
第四,重力的方向总是竖直向下的,不是垂直向下。
第五,重力是由于地球的吸引产生的,但不能说重力就是地球的引力。
重力在生活中的应用体现在很多方面,最简单的就有泥瓦匠在修墙时的重垂线:检查墙体是否与地面垂直,还有装修工人用的水平仪:检查桌面或窗台是否水平。
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寻找重心的方法
规则物体的重心比较好找,下面介绍一些寻找形状不规则或质量不均匀物体重心的方法:
第一,悬挂法,首先找一根细绳,在物体上找一点,用绳悬挂,划出物体静止后的重力线,同理再找一点悬挂,两条重力线的交点就是物体的重心。
第二,支撑法,适用于细棒,用一个支点支撑物体,不断变化位置,越稳定的位置,越接近重心。
第三,用铅垂线找重心,用绳子找其一端点悬挂,后用铅垂线挂在此端点上。而后用同样的方法作另一条线,两线交点即为其重心。
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