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1 # 手機使用者70174962639
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2 # 力學Nerd王小胖
首先,以地面參考系,物體垂直向上、再垂直向下,不可能回到原始位置,這跟時空扭曲無關,而是與地球自轉產生的科氏力有關。其次,根據愛因斯坦的相對論,引力是空間扭曲引起的表象,並不是實際的力,不存在引力扭曲的說法。下面,我就分兩點,逐步稍微詳細的解答這個問題。
科氏力是一種慣性力,其成因在於參考系的旋轉。如上圖,小球沿著圓盤徑向運動,同時圓盤在旋轉,那麼實際上小球沒有辦法沿著直線的徑向運動,而是會發生偏轉,就好像受到一個冥冥之中不存在的力,讓它發生了偏轉。這個不存在的力就是科氏力。
法國科學家對這一現象進行了深入的研究,並且得到了科氏力的表示式,如下。從中發現,科氏力與參考系的角速度和物體的相對速度有關。也就是說,旋轉的物體會產生科氏力。
回到本問題,我們假設在赤道上進行實驗。首先是向上垂直運動,相對速度v向上,地球自西向東,角速度的向量方向出螢幕(右手法則判斷),兩者叉乘以後(右手法則),得到向左的方向,再加上負號,就得到向右的科氏力方向了,如下圖。因此,在向上運動階段,小球會不自覺地往右偏。同理,下降階段,小球不自覺地向左偏。但是,由於上下過程中的速度不一樣(空氣阻力的影響),左右的偏轉大小不能抵消,總體而言落點偏西側。總體上,上升階段速度大於下降階段,因此總體上上升階段科氏力大於下降階段,落點偏右。
從上面的分析,我們發現上拋的物體不再墜落到原點的原因在於地球的自轉和空氣阻力,跟時空的扭曲並沒有關係。但是,我們還是要分析一下,時空的扭曲是否也會造成落點的不一致。為此,我們先判斷下題主說的引力扭曲說法是否正確?
2、引力的扭曲?牛頓力學中,引力或者重力的表示式為mg,其中g為重力加速度。愛因斯坦看到這個表示式就覺得引力不簡單。因為,我們知道不存在的慣性力表示式為ma,a為加速度。重力的表示式與慣性力的表示式非常類似。所以,愛因斯坦就想,這個重力會不會也不存在?
現在,我們知道,愛因斯坦的相對論中,認為引力是空間扭曲的效果。原本空間是一個平整的面,由於質量物體的出現,壓彎了這個平整的面。此時,由於原先的空間被壓彎,附近的物體就都會有向這個重物運動的趨勢,這個就是引力的表現。引力的本質就是空間的扭曲。如上圖,較遠處,地球上發出的光線沿著平整的空間直線傳播,但是靠近太陽處,由於空間扭曲,光線沿著扭曲的空間“直線”傳播。
相對論裡,從來沒有說引力是扭曲的。按照相對論的解釋,引力實際上並不存在,只是扭曲的空間引起的一種現象,類似於慣性力是由於加速度引起的一種現象。
3、扭曲的空間上拋物體落回原點為了排除科氏力的影響,假設地球不自轉,也假設地球是個理想球形。如下圖,由於地球的自重,把空間扭曲了,具體表現為在靠近地球處,距離更近,即地球拉近了原來空間的距離。由於我們假設地球是正圓,因此這種拉近的距離也是均勻的,就像水的波紋,形成一圈圈的同心圓。
在地面上垂直上拋物體後,是沿著法線方向運動的,而法線方向並沒有被扭曲。因此,小球還是回到原點。實際上,在這個扭曲的空間中,小球會的運動會遵循最小作用原理,沿著最“省力”的路徑運動。
4、總結由於地球的自轉,和空氣阻力,上拋的物體會受到科氏力的影響,落點偏右。
引力扭曲的說法並不存在,只有空間有扭曲。
忽略科氏力,那麼扭曲的空間不會讓上拋的小球偏離。
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3 # 重慶葉宏
不用科氏力,用最經典的簡單基礎知識也可解釋不能落回原發射點。假設無空氣、無風的理想狀態。
地球表面的物體遵守慣性定律,與地球同步自轉。自轉線速度、角速度一樣。但當垂直髮射時,按照慣性原理,水平依然具有原來的線速度。
發射的物體仍保持原來的水平線速度,但高度變高,半徑變大,水平線速度不變,角速度變會變小了。切向方向就追不上原來的發射地點了。當然落不到原來的地點了。落後於自轉方向。
當然,在南北極仍會落在原地,因為沒有水平線速度。
如果引力是由時空扭曲產生的,那麼引力也是扭曲的,引力如果是扭曲的,以上假設所投射的物體自然落在原點。時空扭曲的說法,不現實!
回覆列表
引力,是扭曲的。
引力,不是時空扭曲,產生的。
時空扭曲,是在同構相對事物的狀態變化下產生的。
萬米高空,指向一個點,做自由落體,會偏離指向點。
什麼原因?這種現象,不是引力扭曲導致的。是,物體在自由落體時,在運動;而地球,也在運動,相互運動的速度,不能讓物體與指向點重合。
太陽與地球的引力,是扭曲的。雖然是扭曲的,相對太陽與地球的距離,是短距離的扭曲,扭曲度非常小,可以忽略不計。