万有引力是不是牛顿三大定律,牛顿三大定律与万有引力的区别

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-11-14 11:46:45

万有引力是不是牛顿三大定律,牛顿三大定律与万有引力的区别(1)

牛顿万有引力定律与爱因斯坦相对论是两个层次的理论。

万有引力定律就像一个梯子的下面几级,比较接地气,指导了人类几百年的科学研究和技术发展;而广义相对论是梯子的上面几级,站得更高看得更远。

但我们爬梯子必须先踩在下面几级才能攀爬到上面。

因此牛顿的万有引力为爱因斯坦的高层梯子奠定了基础,没有这个基础,爱因斯坦的上层梯级就成了空中楼阁,虚无缥缈。

传说牛顿发现万有引力是树上的苹果砸到头上砸出来的,这当然是闲扯,但现在爱因斯坦发现了梯子的上面几级,就能够爬到树上把苹果摘下来,解剖苹果发现了更深层次的秘密。

说白了,就是爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论比万有引力定律站得更高,指导意义更深远。

万有引力是不是牛顿三大定律,牛顿三大定律与万有引力的区别(2)

但牛顿的万有引力这个基础打得很牢很稳,至今依然闪烁着灼灼光芒。

万有引力是迄今人类发现最基本的四种力中的一种力,也是最早发现的一种力。

牛顿发现了万有引力定律,其表达式为:F=GMm/r²

式中,F表示万有引力值,G为引力常数(6.67x10^-11N·m²/kg²),M和m为引力相互作用的大小物体,r为M和m的距离。

这个定律说明了引力的大小与两个相互吸引的物体质量乘积成正比,与两个物体距离平方成反比。特别要说明的是,距离是指两个物体质点的距离,而不是表面距离。

人们根据这个定律,能够计算出地球等天体的引力,才能计算出环绕速度、脱离速度和逃逸速度,从而让火箭能够飞出地球大气层,或环绕地球飞行,或飞往月球,或飞出地球引力圈甚至太阳的引力圈。

万有引力是不是牛顿三大定律,牛顿三大定律与万有引力的区别(3)

在地球上,环绕速度为每秒7.9公里,脱离速度为每秒11.2公里,逃逸速度为每秒16.7公里。

所谓环绕速度就是一个与地球引力抗衡的速度,达到这个速度既逃脱不了地球引力,又不会被地球引力拉拽下来,就成为地球人造卫星。

因为引力随着距离平方成反比,因此卫星在不同的高度,所需的速度就不一样,越高速度就越慢。

其关系式为:GM/r=v²

式中,G为引力常数,M为地球质量,r为人造天体与地心的距离(轨道高度 地球半径),v为速度。

脱离速度实际上就是地球的逃逸速度,在地球上发射飞船,只要达到了这个速度,就能够逃离地球引力,飞往其他行星;而所谓逃逸速度,实际上是在地球上发射人造天体逃出太阳引力的速度。

太阳是个庞大的星球,在其表面的逃逸速度为617.7公里/秒,但引力与距离平方成反比,在地球这个位置加上地球本身的公转速度只需要46.7公里/秒的速度,就能够逃离它的引力,地球公转速度为每秒约30公里,因此利用这个动能,发射只需要增加16.7公里就能够逃离太阳系。

这就是根据牛顿的万有引力定律,引申出来的三个宇宙速度。环绕速度被称为第一宇宙速度,脱离速度被称为第二宇宙速度,逃逸速度被称为第三宇宙速度。

万有引力是不是牛顿三大定律,牛顿三大定律与万有引力的区别(4)

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