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  • 1 # 力學Nerd王小胖

    地球停止自轉,我們會變重,但是你感覺不出來。下面我從以下三個方面,來為大家講解一下。

    1、地球的自轉

    自宇宙大爆炸以來,地球就一直自西向東,永不停歇的繞自己的中心軸作自轉運動。通常我們認為,地球自轉一週,正好是一天,也就是24小時。但是,天文學上的一天,精確的時間是23時56分4秒。

    由於地球潮汐力的存在,地球自轉實際上在以一個無法察覺的速度減慢,最後就像月球至於地球,地球的一面始終面朝太陽,這就是潮汐鎖定。屆時,地球的自轉週期與公轉週期一樣,都是356天。

    2、自轉的速度

    “坐地日行八萬裡,巡天遙看一千河”,主席的詩句氣勢磅礴,說的正是地球的自轉速度。以自轉週期24小時計算,地球自轉的角速度約為7.272e(-5)弧度/秒。這是一個非常非常小的角速度,一秒鐘大概轉了4.167e-3度。

    但是,對於我們人類,地球實在太大了,平均半徑6371km。地球自轉一週的話,周長約4W千米,也就是主席詩句中的八萬裡。由此,我們可以計算出赤道附近的物體的速度,約為465.2m/s,即1674km/h。聲音在空氣中傳播的速度是340m/s,高速公路一般是120km/h。同學們可以對比感受下地球自轉的線速度。

    隨著往南北兩極運動,半徑在逐漸減小,從而線速度也在逐漸減小,到了極點,線速度為零。

    3、重力與質量

    質量是一個物體的固有屬性,如果不發生損壞,是不會發生變化的。所以,質量的大小,不會因為物體所處的環境而發生變化。但是重力就不一樣了,重力會受到物體引力的作用,或大或小。比如,同一個物體,在地球和月球上,質量是一樣的,但是重力缺相差6倍。

    日常生活中的稱,利用的其實是重力原理,透過重力來換算出質量。精確的稱,是天平形式的。一側放標準質量,另一側放物體,利用槓桿原理,測出物體的質量。不過,天平秤實在不利於使用,所以我們見到的稱都是彈簧秤,或者力感測器稱,都是基於重力換算後的質量。這種稱,在不同的位置,測量的質量會不一樣。

    4、物體的受力

    當物體做圓周運動時,受力如下圖。有地球引力G,地面支援力F。靜止狀態下,F=G。但是,由於地球在自轉,存在一個法向加速度,從而有一個額外的背離圓心的慣性力存在。由於慣性力的存在,導致地面支援力減小。

    這個慣性力大小與法向加速度有關,而法向加速度大小與速度有關。速度越大,法向加速度越大,從而慣性力就越大,這樣就導致支撐力F越小。常見體重計測量的就是這個支援力F。由此可見,當速度為零,F會增加到G的大小。即:地球不自轉,體重計測量到的值會變大。我們被變胖了。

    以成年體重75kg計算,赤道附近的慣性力約為2.53N,是重力的3.4%。所以說,慣性力的消失,人體根本無法察覺。

    5、適宜人類生存的重要原因

    實際上,地球的自轉速度恰恰是我們人類能夠在地球上生存的一個重要原因。根據上面的分析,如果地球自轉過快,那麼地表上的物體會被甩出地球。這個時候,發射衛星,非常簡單,根本不需要額外能量,直接放置地面即可。

    6、總結

    地球的自轉速度較小,是人類能夠在地球生存的一個重要原因。地球停止自轉,對人類的影響較小,人體也無法察覺到體重的變化。

  • 2 # 漫步科學

    “如果地球停止自轉,我們會變重嗎?”雖然這種效應不太明顯,但是當地球停止自轉後,除兩極外其他區域的物體受到的重力都會增加。

    重力的來源

    萬有引力定律告訴我們,任何有質量的物體間都存在加速靠近的趨勢。在地球上,處於地表的我們和地球之間也會存在引力作用,因此我們不會漂浮到空中。由於引力存在,地球上的物體都具有了“重量”,我們可以把使物體“產生重量”的力看做是重力。因此我們可以認為重力的來源就是引力,但值得注意的是重力並不完全等於引力,因為還有考慮到地球的自轉影響。

    我們可以將地球看做是勻速旋轉的球體,處於地表的我們自然也會圍繞地球的自轉軸做圓周運動,這就造成地表的物體由於圓周運動而具有了慣性離心力,而且力的方向與引力向背離,當這兩種力疊加在一起後,我們會發現物體受到的重力其實是小於引力的。

    地表重力的變化趨勢

    從上文可知,由於地表的物體伴隨著地球的自轉而具有了慣性離心力,而這種力的大小和物體的線速度和旋轉半徑有關,即F=mrω²,其中m為物體的質量,r為旋轉半徑,ω為旋轉角速度,我們的地球自轉週期約為24小時,因此角速度大約為15°/小時,由於物體質量與角速度為恆量,所以物體受到的慣性離心力就和物體的旋轉半徑有關了。

    如上圖所示,處於地表的物體因地球自轉而做圓周運動時,其旋轉半徑隨維度的增加呈現遞減變化,既赤道地區物體的旋轉半徑最大,約為6378公里,而兩極地區的物體可以認為處於地球自轉軸上,旋轉半徑為零。因此從赤道開始,隨著緯度的增加,物體做圓周運動的半徑會逐漸減少,到極點位置則趨向於零,所以處於赤道的物體受到的慣性離心力最大,而處於極點位置的物體受到的慣性離心力則最小,根據力的合成法則可知,赤道地區受到的重力最小,而兩極地區受到的重力最大,等於物體與地球間的引力。聯絡題目,當地球停止自轉後,由於離心慣性力的消失,物體受到的重力等於物體與地球間的引力,因此我們會變重。

    影響重力的其他因素

    由上文可知,重力其實是地球的引力和物體繞地軸旋轉所需向心力的向量差。當我們把地球放到太陽系中去考量時,我們會發現地球不僅有自轉運動,還有圍繞太陽的公轉運動,除此之外地球還會受到月球的引力影響。按照上文的思路,地球作為一個立體球體,處於地表不同位置的物體與太陽和月亮的距離都是不同的,因此物體與太陽和月亮之間的引力大小也是有差異的,這些因素都會導致物體的重力變化。

    除了其他天體的引力干擾外,即使在地球上,不同的海拔也會影響到重力大小,這一點可以聯絡物體的旋轉半徑與慣性離心力的關係來考慮,比如當一個物體處於馬裡亞納海溝時,由於其更靠近地軸,所以旋轉半徑更小,那麼該物體所受到的重力理論上會更大一些。

    總結

    由於重力是物體受到的引力和物體繞地軸旋轉所需向心力的向量差,所以當地球停止自轉後,物體受到的慣性離心力會消失,從而導致重力完全等於引力,因此物體此時受到的重力相較於地球自轉狀態時受到的重力會變大,但這並不影響兩極處的物體,因為這兩個位置的物體並不會受到地球自轉效應帶來的離心效應,因此在不考慮地球停止自轉後地球形狀與物質分佈的情況下,兩極處物體受到的重力一直等於引力。

    感謝瀏覽,我是漫步的小豆子。

  • 3 # 龔奇奇2

    首先告訴你答案,我們不會變重。

    如果地球停止自轉,地球本身會發生巨大改變,會颳起巨大的狂風,海水和房子都會被拍到牆壁上,除了南北極的東西都會飛出去。因為如果地球突然停止旋轉,大氣仍將以每小時1770公里的速度旋轉,這會將陸地上幾乎所有東西清掃乾淨,無論是土地、岩石、建築還是人,都會被捲入大氣中。這是停止自轉發生的現象。

    然後解釋人會不會變重的問題:如果你的“重”是質量的話,那沒有任何懸念,肯定不會變,質量是物體的固有屬性,如果是“重量”,那就看地球的引力會不會變,而引力是由物體的質量決定的,地球的質量不會變,所以引力也不會變。當然不同的經緯度,引力會有細微差距,重量也會有細微差距

    好了,現在假設地球已完全停止自轉,你會有半年時間處於白天,半年時間處於夜晚,在白天那6個月中,你所在緯度將決定地表溫度有多高,比如赤道將比現在熱得多。

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