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  • 1 # 空閒空閒星人一號

    你好,在不考慮阻力的情況下,蘋果以1G的標準重力進行重力加速度運動,根據重力加速度公式推導,蘋果將在30612245秒,也就是357天后可以無限接近光速,但僅僅是接近光速而已,根據廣義相對論,有質量的物質想要達到光速和超越光速是不可能的。

  • 2 # 宇宙探索

    當然,這種問題需要假設一個完美的環境,這個環境中只有地球,而且忽視任何阻力,那麼能不能達到光速呢?

    不能!不到不能,而且是遠遠不能!即使從無窮遠的地方落下來,蘋果也遠不能達到光速!為什麼?

    我們都知道第一(第二,第三)宇宙速度的概念,其中第二宇宙速度是逃離地球速度,為11.2千米每秒,以這個速度飛行,就可以擺脫地球引力,飛出地球,最終會飛向哪裡呢?

    無窮遠!可以理解為蘋果飛到無窮遠然後再落向地球,實際上就是不會落向地球!這個過程其實就是蘋果的動能轉化為勢能的過程!

    那麼,這個過程反過來就很好理解了,一個無窮遠的蘋果從無窮遠的地方落向地球,最終速度會是多少?會達到甚至超越光速嗎?

    很多人或許已經知道答案了,沒錯,最終的速度就是11.2千米每秒!從無窮遠落向地球實際上就是蘋果的勢能轉化為動能的過程,與地球以第二宇宙速度飛離地球的過程相反!

    這意味著什麼?重力加速度是不固定的,無窮遠的重力加速度為0,到達地球終極加速度為9.8,蘋果並不會永遠以9.8的重力加速度飛行!

    即使一直有外力,蘋果也不可能永遠以9.8的重力加速度飛行,這就涉及到相對論的問題,速度越快,蘋果的質量就會越大!

  • 3 # 艾伯史密斯

    答:答案當然是否定的,在絕對理想的條件下,蘋果速度接近光速時,蘋果在恆引力場中的加速度將不再是固定的,最終的速度只會無限接近光速。

    在經典物理學中,恆引力場中的物體自由下落的加速度是恆定的,比如地球表面附近的加速度大約是g=9.8m/s^2,假設存在一個無限高的恆引力場(g"=9.8m/s^2),利用牛頓第二定律,大約經過354.3天可以加速到光速。

    實際上這個演算法是錯誤的,哪怕存在無限長的恆引力場,引力場中加速度和物體質量無關,物體也不可能加速度光速,因為在相對論中,恆引力場中的物體加速度不再恆定,實際上恆定的是物體的勢能變化率。

    在無限長的恆引力場中,物體做自由落體的速度計算,是利用能量守恆:

    勢能公式:E=mg△h;

    相對論動能:E=m"c^2-mc^2;

    其中m是物體的靜止質量,m’是物體的相對論質量,這是考慮相對論質能效應的結果,算出來的速度無論經過多少時間,物體在恆引力場中不會達到光速,只會不斷地接近光速。

    更何況在實際當中,不存在足夠長的恆引力場,所有天體的引力場,都只在區域性近似看成恆定;比如天文學中的中子星,表面附近的加速度是地球的數百萬倍,幾克的物體墜入中子星,都會被加速度到接近光速,碰撞釋放能量相當於一顆核彈。

  • 4 # 科學探索菌

    不可能!在沒有阻力的情況下,蘋果從高處落下,速度不僅不能達到光速或超過光速,還存在極限。

    根據自由落體的瞬時速度計算公式v=gt,似乎只要時間足夠長,物體的速度就能超過光速,這其實是誤解,重力加速度並不是恆定的 ,它隨高度的變化而變化,這個公式只適用於地表區域。

    蘋果下落是受地球引力的吸引。即使阻力(包括空氣阻力和其它天體的引力)為0,還有以下幾點因素是不可忽略的:

    1,物體的速度越快,質量越大

    假設引力從高處對蘋果不停的以恆定的速度加速。(事實上這是不可能的,這將在下面講到。)

    根據相對論,物體的運動速度越快,動能越大,其質量也就越大,慣性也就越大,就越難改變其運動狀態,加速物體所需要的能量也就越大。

    (相對質量公式)

    要想將一個物體加速到光速是不可能的,即使用上全宇宙的能量也是不可能的。因為要想將一個物體加速到光速,所需要的能量是無窮多的。

    因此蘋果不管從多高的地方落下,都不可能達到光速。

    2,機械能守恆,蘋果掉向地面存在速度極限

    首先我們要明白,天體表面的重力加速度是不能達到光速的,因為任何天體的質量都是有限的。即使是中子星,雖然引力很強,但其表面的重力加速度也沒有達到光速。理論上,只有黑洞表面的重力加速度達到了光速。

    蘋果掉向地面是受引力的吸引,但不同高度的引力場的強度是不一樣的,越遠引力越弱;加速度也是一樣的,引力場中無窮遠處的加速度為0。天體表面的重力加速度與其質量大小及半徑有關,即g=GM/r^2。通常地球表面的重力加速度大約為9.8m/s²,在地球表面1萬公里的高度,重力加速度值僅為1.49m/s²。因此根本就不存在不斷恆定加速的可能性。

    (重力加速度公式的推導)

    在沒有外力的作用下,或者說和合外力為0,蘋果掉向地面的一個過程,其實就是重力勢能不斷轉化為動能的一個過程,在這個過程中機械能是守恆的。

    引力是長程力,作用於無限遠點,位於無窮遠處的蘋果的動能為0(速度為0)、勢能無限大。顯然蘋果在無窮遠處是不可能掉向地球的。

    在有限的距離內,蘋果越靠近地表,蘋果所受到的加速度也就越接近於地球表面的重力加速度。根據機械能守恆就可以算出,在沒有外力的作用下,蘋果掉向地面的終極速度就是11.2千米每秒,也就是第二宇宙速度。

    因此蘋果就算從很高很高的地方掉下來,其速度不僅不能超過光速,還存在極限。

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