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1 # 青山綠水250400698
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2 # 時空通訊沒有萬有引力的發現和對引力規律的認識,怎麼可能會有衛星上天呢?而且沒有愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論對經典力學的修正,也不可能有現代航天技術的發展。
萬有引力定理就是說世界上萬事萬物,只要有質量就有相互作用的引力存在,只不過是物質很小的情況下,這種引力影響微弱,難以覺察出來。但在大質量天體之間,這個作用就很明顯了。
引力作用大小與質量乘積成正比,與距離平方成反比,這就是萬有引力定律的內涵。也就是說兩個物體質量越大引力越大,距離越遠引力作用越小,反之亦然。
計算物體之間引力大小的公式為:F=(Gm1m2)/r²
m1、m2表示兩個物體的質量,r表示它們間的距離,G表示萬有引力常數(=6.67408×10N·m²/kg²)。
而愛因斯坦廣義相對論揭示了引力的根源,就是質量對周圍時空擾動導致的時空彎曲。表現為大質量物體周邊會有一個引力漩渦或者陷阱,小質量物體經過其附近,就會被這個漩渦(陷阱)所吞噬,表現出的現象就是被吸引。
而要逃出這個陷阱的方法就是速度,只有足夠快的速度,才能夠經過大引力源附近時不被吞噬。就連光也不例外。比如在黑洞視界裡,光也無法逃脫,說明那裡的引力逃逸速度大於光速;光經過太陽附近時,也會被太陽引力陷阱拉扯變的彎曲。
但太陽的逃逸速度為617.7公里每秒,光速為30萬公里每秒,因此太陽只能彎曲光線而無法捕捉光線。
那麼地球的引力漩渦導致的後果有多嚴重呢?我們從日常生活中可以感覺到,任何一個物體都受到地球的引力吸引,一張桌子,一個人都被吸引在地面上。如果你想脫離這個引力作用是很難辦到的,所以你想跳也跳不了多高,如果你已經在樓頂上往上跳,想跳到天上去,結果跳出樓頂就會被地心引力把你快速往下拽,最後吧嗒摔在地上成了一灘肉泥。
飛機花費了大量的燃料,採用空氣動力學能夠飛到萬米高空,但仍然無法擺脫地心引力,只要發動機一停失速,就會摔下來,成為一場慘烈的空難。
那麼要怎樣擺脫地球引力讓人造衛星或者宇宙飛船飛到太空呢?人類透過研究兩個質點在萬有引力作用下的運動規律,就是逃脫時空漩渦的規律,找到了對付地球和太陽引力漩渦的三種速度,這就是第一宇宙速度(環繞速度),第二宇宙速度(脫離速度),第三宇宙速度(逃逸速度)。
所謂環繞速度就是正好與地球引力平衡,在一定的高度圍繞著地球旋轉,既擺脫不了地球引力,也不會被引力所拽下,這個速度為每秒7.9公里;脫離速度實際上就是地球的逃逸速度,就是可以擺脫地球引力能夠飛往別的行星,這個速度為每秒11.2公里。
這裡的第三宇宙速度所謂逃逸速度,實際上是相對於太陽引力而言,是在地球這個距離,逃脫太陽引力束縛的速度。我們知道太陽逃逸速度為617.7公里每秒,但這是在太陽表面的逃逸速度,而引力大小與距離平方成反比,因此在地球這個位置逃逸速度只需每秒16.7公里就夠了,就能夠脫離太陽引力,飛往太陽系以外。
人們根據這個理論,根據地球與衛星的質量和發射高度,就能夠計算出需要的速度,這就是衛星發射與萬有引力理論的關係。如果沒有對於引力的認識和計算,怎麼發射航天器呢?胡亂發射?要麼飛的不知所蹤,要麼啪嚓摔地上了。
但為什麼又說沒有愛因斯坦的相對論,也沒有如今的航天技術發展呢?
這是因為愛因斯坦相對論修正了牛頓經典力學的一些誤差。因為牛頓的經典力學適用物件是低速宏觀物體,適用的是伽利略變換,這些現象即使有微小的差距也很難看出來。而愛因斯坦相對論適用於高速微觀運動,適用的是洛倫茲變換。
航天是一種速度很快的事物,必須考慮相對論效應,才能夠更精確和到達目標。比如時間膨脹效應,根據狹義相對論,地球同步衛星上原子鐘每天要比地球上的時間慢7微秒,而根據廣義相對論衛星的原子鐘要快45微秒,這樣就要綜合調整,否則在定位、導航等方面就會失之毫釐,謬之千里。
如果發射遠距離航天器,沒有考慮相對論效應就更沒有辦法導航和跟蹤了,發射出去的航天器就會不知所蹤。現在飛行最遠的旅行者1號探測器已經到達星際空間,距離我們216億多公里了,這種精準的計算沒有相對論效應調校是不可能實現的。
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3 # 力學Nerd王小胖1、萬有引力理論
萬有引力指的是萬物之間存在著相互作用力,這個作用力可以遠距離作用。相傳,當年牛頓在蘋果樹下被砸,砸出了這個理論,如下圖。
經過嚴格的計算推導,萬有引力公式如下。其與兩個物體的質量有關,與距離的平方成反比,還有一個引力常量G。
2、衛星上天衛星上天主要有發射過程,和入軌後的正常執行過程。這些過程都需要克服地球對衛星的引力。
2.1發射過程
衛星發射過程中,受到地球引力、空氣阻力和燃料推進力的作用,離開地球。此時,萬有引力的作用特別明顯。假如沒有萬有引力,那麼發射衛星需要的推進力幾乎忽略。我們只要在地面上輕輕的把衛星往空中一推,衛星就會離開地球。
2.2 正常執行過程
衛星一旦進入太空軌道,將會饒地球旋轉。此時,衛星仍然受到地球引力的作用。環繞速度v提供了向心加速度,從而產生一個實際上並不存在的慣性力,圖中虛線所示。這個慣性力與引力“平衡”,保證衛星的正常執行。假如沒有萬有引力,那麼衛星缺少紅色引力,將在虛線慣性力的作用下,直接飛出地球,永遠也回不來了。萬有引力就像風箏的那根線,讓衛星始終不能輕易擺脫。
3、總結衛星上天,處處體現了引力的作用。沒有了引力,雖然發射過程省了不少能量,但是卻留不住衛星。
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4 # 明月千問
當然可以,衛星上天發射速度必須要達到或超過第一宇宙速度,也就是7.9km/s,而第一宇宙速度是根據萬有引力公式推匯出來的,公式反推匯出的宇宙速度又經過衛星發射時的檢驗和證明。
回覆列表
衛星上天確實證明萬有引力理論是正確的。
君不見,網上卻有觀點稱萬有引力不是力,理由是萬有引力產生的機制沒搞明白?這顯然是將結論和原因混為一談,就好比在大街上撿到一筆錢,雖不明白錢的來歷,是不是就可以說它不是錢了呢?
還有一點需要指出:依據牛頓力學,正確指導衛星上天,但牛頓力學對衛星、天體運動機制的解釋不完美的。牛頓對衛星、天體運動的思想實驗本質上是慣性定律的另一種說法而己,即把衛星、天體運動當成慣性運動了。
根本原因是牛頓怱略了地球確實在公轉這一重要因素,也正是這一因素掩蓋了牛頓的失誤,以至於千百年來學術界深信不疑!
衛星、天體運動本質上是一種甩轉動動。即太陽公轉時甩轉了地球,地球公轉時甩轉了月球、也甩轉了衛星等人造天體。這種甩轉運動也近似勻速圓周運動,故牛頓力學公式同樣適用,這也進一步掩蓋了牛頓的失誤!