相信大家物體墜落是很熟悉的，無論怎么拋物體都會落回到地面上，除此之外，熟透的蘋果會落到地上，天上的雨滴會落到地上……，為什么物體會落到地上，這其中是什么原理呢？ 為什么物體會落到地上？ 這個問題要從牛頓說起。牛頓和蘋果的故事與其說屬于科學傳說，還不如說是歷史事實。然而，這個故事流傳至今，意味深遠。大約在1666年秋天，一個美麗的下午，英國物理學家伊薩克•牛頓在他倫敦附近的花園中喝茶。突然從樹上落下一個蘋果。他想：“既然蘋果會掉下來，為什么月亮不會掉下來呢？”這個疑問使這位杰出的學者陷入了沉思。“同蘋果一樣，月亮也會朝地上掉。”這是他得出的結論。正是這個結論，解釋了月亮的運行軌道。蘋果和月亮遵循一個同樣的規律，牛頓對此規律下了定義，這就是萬有引力定律。蘋果從樹上落下，只是任何兩個物體之間力的作用的一個例子。 什么是萬有引力定律？ 萬有引力定律提出，自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小與兩物體的質量的乘積成正比，與兩物體間的距離的平方成反比。 一般而言，常把地球附近的物體受到地球對它產生的萬有引力近似看成物體的重力。重力的方向是豎直向下的，所以蘋果向下落到了地面。  萬有引力公式 F: 兩個物體之間的引力 G:萬有引力常量 m1: 物體1的質量 m2: 物體2的質量 r: 兩個物體之間的距離(大小)(r表示徑向矢量) 依照國際單位制，F的單位為牛頓(N)，m1和m2的單位為千克(kg)，r 的單位為米(m)，常數G近似地等于 G=6.67×10?¹¹ N·m²/kg²（牛頓平方米每二次方千克）。 為什么兩個人沒有吸到一起去呢？ 那既然任何兩個物體都是相互吸引的，為什么我和你靠這么近卻沒有被吸到一起去呢？ 那是因為我們的質量都太小了，引力小到可以忽略不計。兩個物體的質量越大，相隔越近，它們之間的萬有引力越大。  為什么月球和地球沒有吸到一起去？ 這個問題特別好，牛頓當時也是通過這個思路發現了萬有引力的奧秘！ 我們先來看一個實驗：  拋出一個物體，物體因為受到引力的作用會落回到地面上，拋出的力越大（即給與物體的初速度越大），物體被拋出去的距離就越遠。假如，我們拋出去的速度非常大會怎么樣呢？ 是的，忽略空氣的阻力，再加上地球自身的圓形因素，拋出去的物體就再也不會落到地面上了。這就是人造地球衛星為什么一直繞著地球旋轉卻不會落到地面上來的原因。月亮也是在形成的初期就獲得了這樣大的速度，所以沒有落到地球上來。  宇宙速度是怎么回事？ 我們把各種飛行器圍繞地球做圓軌道運動的速度叫做第一宇宙速度，也稱“環繞速度”，大小為7.9km/s，大于這個速度，飛行器將圍繞地球做橢圓形運動，當速度繼續增大到11.2km/s時，飛行器將遠離地球而去，稱為“脫離速度”，當速度達到16.7km/s時，飛行器將掙脫太陽的引力束縛，飛出太陽系，該速度我們稱之為“第三宇宙速度”。 美國曾經發射過好幾個意圖尋找外星人的飛行器，他們的速度就達到甚至超出了第三宇宙速度，即使這樣，第一個飛出太陽系的旅行者1號，也花了36年才到達太陽系的邊緣！ 延伸閱讀： 為什么我們只能看到月球的一面？ 地球為什么會自轉？ 為什么蘋果放久了會變色？ 為什么月亮上沒有聲音？ 指南針為什么不叫指北針？ |
