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1 # 火星一號
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2 # 賽先生科普
因為地球轉的還不夠快。
地球24小時自轉一圈,並且地球的平均半徑為6371公里,因此對於赤道附近的人來說,他們每天都要“運動”4萬公里,當然了這裡的運動得加上引號,畢竟只是乘坐了地球這趟列車運動了而已。
如此算來,赤道附近的時速可以達到1666公里,相當於每秒有463米左右,這是一個非常驚人的速度,要知道正常情況下空氣中的聲速不過每秒340米而已。有人就疑惑了,這麼快的速度,為啥人類沒有被甩出地球呢?
很簡單,因為在這種情況下人類進行圓周運動所需的向心力同受到的重力想比,是可以忽略不計的。對於赤道上人來說,這三者的關係可以這樣描述:重力=引力-向心力(其中向心力非常小,因此人類會牢牢的被地球引力束縛著)
而要擺脫這樣的束縛,只能不斷的提高速度,比如達到每秒7.9公里,你就可以進行貼地環繞運動了,而且這個過程中不需要附加動力(在不考慮阻力的情況下)
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3 # 星辰大海路上的種花家
地球24小時左右自轉一圈,那麼時速相當於1666千米。人為什麼不會被甩出去?
比較有趣的一個話題,其實這就是因地球自轉產生的“離心力”與地球巨大質量產生引力之間的“戰爭”,但很明顯引力佔了絕對上風!但我們都知道4萬千米的赤道一晝夜自轉一圈,那麼根據速度/時間即可計算出在赤道上的所有物體都在以超過音速的速度(463米/秒)轉動,即使在二十一世紀,能達到這個速度的飛行器也不多,那麼請問我們人為什麼還沒飛起來?
要理解這個問題並不難,只要計算下一個成年人“受到”的地球引力大還是“離心力”比較大,兩這個做個對比即可:
一、這個成人受到的萬有引力
兩個有質量的物體之間之間的引力,大小相等,方向相反!並且與他們的質量成正比,而與它們之間的距離成反比,您可能會誤解兩者接觸這種情況,因此右圖有距離為“0”的條件r的取值,G為萬有引力常數,假如一個100KG的成年人,其實華人100KG的並不多,只不過方便計算而已,將地球質量以及人的體重與萬有引力常數相乘再除以半徑的平方,計算出的數值大約為:980.522169牛頓!
其實你根本不用那麼費力,100G=980N也差不離!
二、這個成年人受到的“離心力”
上圖這個“離心力”是向外的,想要掙脫地球引力的束縛,那麼要如何計算這個力的大小呢?
將人的體重乘以速度的平方除以地球的半徑,得出的“離心力”F=3.3653牛頓
當然大家馬上就能對比出這個“離心力”只有引力的三百分之一!那麼地球要轉多快我們才能飛出去呢?大約是7901.0126米/秒
其實就是第一宇宙速度7.9千米/秒!
那麼此時地球得轉多快呢?1.41小時自轉一圈時,赤道上的所有物體都處於失重狀態了,當然維度越高所受到的力就越小,一直到兩極,受到的引力依然是980牛頓,而離心力則為0!
因此赤道上的人並不是不能飛起來,只是以地球的大小,這個自轉的速度還是小了點,如果能提高到1.41小時一週,那麼就已經處於平衡狀態了,如果速度再高一點,那就起飛了!
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4 # 鍾銘聊科學
其實是因為速度還不夠,如果快到7.9km/s,那就可以被甩出去。
逃逸速度我們不會被甩出去是因為有引力的存在。也就是說,如果你想被甩出去的前提是,連引力都抓不住你。那這個速度是多少呢?其實我們早就學過了,我們可以假設地球不轉,而人運動,在人運動到什麼時候,可以貼著地面飛,那這個速度,其實給到地球,我們也就會被甩出去。
所以,根據計算,我們會得出一個7.9km/s的速度,是不是看起來很熟悉?其實就是我們高中物理學裡面學過的第一宇宙速度。
當速度達到這個水平是,我們擺脫了引力對於自身的束縛。
而赤道附近的線速度才多少?463m/s,這速度遠遠小於第一宇宙速度,所以,這個速度根本不足以把人甩出去。
所以,實際上,如果地球轉得足夠快,人確實是會被甩出去,但現在來看,它的速度還不夠快。
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地球繞著自轉軸在旋轉,在赤道那裡的自轉線速度最快。地球的半徑為6371公里,地球每隔24小時自轉一週,由此可以計算出地球赤道的線速度約為1668公里/小時,即463米/秒。既然赤道的線速度這麼快,為什麼那裡的人不會被甩出去呢?
原因就在於地球的自轉速度還不夠快,地球的引力會拉住地球表面上的人,從而使他們不會被甩到太空中。根據牛頓力學,地球自轉產生的“離心力(Fc)”為:
上式中,m為物體的質量,r為地球半徑,θ為緯度,T為地球自轉週期。
假設一個人的質量為60公斤,並且他站在地球赤道上(海平面),那麼,由於地球自轉產生的“離心力”為2牛。
另一方面,根據萬有引力定律(Fg=GMm/r^2),地球對於60公斤的人所施加的引力約為589牛,這要遠大於“離心力”。因此,地球上的人不會飛到空中。
那麼,地球的自轉速度需要達到多快,赤道上的人才會被甩到空中呢?
可以想象,地球的自轉速度越快,產生的“離心力”越大,直到它最終超過引力時,地球引力就無法束縛住赤道上的人。因此,人就會飛到空中,不斷繞著地球做圓周運動,地心引力剛好充當向心力。由此可以得到如下公式:
代入資料,可以計算出,地球的赤道線速度約為7.9公里/秒。事實上,此時的地球赤道線速度正是第一宇宙速度。在這種情況下,地球只要大約1.4小時的時間就能繞著自轉軸旋轉一週。此時也只有赤道上的人和物體會被甩入空中,而緯度較高的地區,自轉速度較慢,引力可以束縛住那裡的人和物體。