关于物理的几个问题?
在赤道地面上的物体,受到的万有引力可以分解为重力和向心力,有F=mg+ma ①(a为向心加速度)
对该物体受力分析有mw²r=F-N ②(N为支持力)
随着地球转速加快,②式左边变大,右边F不变,于是N逐渐减小,当N小到0时,物体恰好“飘”起来。
我的问题是这样
1.在地球转速逐渐变大时,支持力N是否一直等于重力
2.根据①式,F不变,ma变大,得到mg变小,而质量m不变,是不是说明重力加速度g变小了?为什么?
3.如果是重力逐渐变小最后变成0,使得万有引力等于向心力,那为什么对近地表的物体又说可以近似认为重力等于万有引力?
明明退出重力为0为什么又说重力近似等于万有引力?
本人为初学者,不是很能理解,字数问题有些多,希望耐心解答,感谢。 展开
逐一回答:
1、在地球转速逐渐变大时,支持力N是否一直等于重力?
答:是的。
所谓“重力”,是以大地为参考系,观察到的使物体产生自由落体加速度的力。以大地为参考系,则地球不存在自转(地表物体无需向心力)、大地是静止的,对于静止在水平地面上的物体,处于二力平衡状态------支持力恒等于重力。如果跳出地球,以太空背景为参照系,则不存在“重力”,只有万有引力。即:参照物选择的不同,不仅影响对物体运动状态的描述,也影响对物体的受力分析。
ps:选取哪个物体为参照物,就假设这个物体静止,是常识,也是规矩。
2.根据①式,F不变,ma变大,得到mg变小,而质量m不变,是不是说明重力加速度g变小了?为什么?
答:是的。
重力是地心引力的一个分力,另一个分力是物体随同地球自转所需的向心力。地球自转加快,向心力变大了,重力自然就会变小,表现为重力场变弱了,作为体现“重力场强度”的g值自然会变小。归根结底,g值不过是以大地为参考系观察到的重力的一个效果而已,它受多个因素影响:地球自转快慢、纬度高低、海拔高低等。
3.如果是重力逐渐变小最后变成0,使得万有引力等于向心力,那为什么对近地表的物体又说可以近似认为重力等于万有引力? 明明退出重力为0为什么又说重力近似等于万有引力?
答:“对近地表的物体来说,近似认为重力等于万有引力”这个说法,是指正常情况下地球自转很慢(接近24小时转一周,角速度很小)时才有的说法。此时,地表附近的物体随同地球自转需要的向心力非常小,只有万有引力的3‰(千分之三)左右,除非计算精度要求很高的场合,这个向心力完全忽略不计。于是,重力的大小就极其(非常、very、特别、尤其)的接近万有引力的大小。
当地球自转加快到赤道表面的物体刚好“飘起来”的程度时,重力已然减小为零(g=0),此时在地球表面无论做任何实验,都无法测量出g值的存在。所谓“对近地表的物体来说,近似认为重力等于万有引力”的说法也就不存在了。这个时候只有万有引力,没有重力。
2024-09-01 广告
向心力不是实际的力,用计算向心力的公式不能得出来物体实际受到的向心力,也就不会出现物体旋转改变了自身受到的向心力的状况,所以你的①②式子,都是错的
1.F向心力=mg-F支持力,这时候注意重力大于向心力,可以提供向心力,多余的则会使得物体被“压”在地面上,形成支持力。既然速度变快,那么所需要的加速度就变大,N就是逐渐变小的。
但是注意!物体旋转决定不了向心力的大小,向心力是物体自身的重力减去受到的支持力给的。
对于第2个问题,你应该可以自己思考出来了吧。
3.之所以说物体受到万有引力近似等于受到重力,你可以这样理解:
物体随着地球自转需要的向心力其实很小,因此有很大一部分力使得物体被地球“吸引”,然后产生了地面的支持力,也就出现了我们所说的重力(这也是为什么说重力的方向竖直向下,因为我们站在的方向就是与这个地方地球表面的切线垂直的)。然而就是因为重力远远大于向心力,所以说万有引力近似于向心力。
一句话:因为重力远大于向心力,而且两个力都是万有引力给的,所以万有引力近似于重力
我猜你还会问:g哪儿来的?
g就是一个被人们发现的常数。由于写到这里我的思路已经不清晰了,不能继续写下去。
希望有用。