万有引力定律描述的是两个点质量之间的彼此感化 , 在经典力学傍边不存在绝对的点质量 , 所以两个物体无限接近时 , 引力并不会无限大 , 可是在相对论力学傍边存在破例 。
牛顿在300年前创立经典力学 , 经典力学的根本包罗牛顿三大活动定律和万有引力定律 , 经典力学可谓同一了天上地下的一切 。
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我们从万有引力定律出发 , 有人可能会发现 , 万有引力定律的分母是距离的二次方 , 那么当距离足够小时 , 万有引力似乎变得无限大 。 于是某些人高呼 , 我终于抓住了牛顿大神的把柄 , 要把他叫起来坚持 。
然而牛顿比您伶俐上百倍 , 这点小手法牛顿都不屑理您;若是对上面的问题想不通 , 只能说您连万有引力定律都没看懂 。
万有引力定律:肆意两个质点经由过程连心线偏向上的引力彼此吸引 , 该引力大小与它们的质量乘积当作正比 , 与距离的平方当作反比;数学公式为F=GMm/r^2 , 此中G=6.672×10-11N·m^2/kg^2 。
这句话傍边的关头词是“质点” , 质点是一个抱负化模子 , 质点有质量可是半径为零 , 我们来考虑几个现实问题 。
一、两个铁球靠在一路
现实傍边的铁球存在半径 , 质心不成能无限接近 , 好比两个10千克的实心铁球 , 直径大约是0.134米 , 哪怕两个铁球完全接触在一路 , 您计较出来的万有引力也长短常很是小的 , 因为万有引力常数G其实太小了 。
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二、铁球半径不竭缩小
有人可能会继续想了 , 若是两个铁球也缩小了 , 这样它们的质心就无限接近 , 万有引力是不是无限大了呢?
当然不是!您要知道对于铁球来说 , 体积与半径的三次方当作正比 , 所以质量也是与半径的三次方当作正比的 。 您的两个铁球半径缩小为本来的一半 , 那么万有引力公式分母将缩小为四分之一 , 可是分子上的质量乘积将会缩小为64分之一 , 所以分母不成能缩小得比分子快 , 这个模子下万有引力不成能呈现无限大 。
三、原子间的万有引力
按照铁球模子 , 我们就能知道原子间的万有引力不会无限大 , 但仍是要提一点的是 , 微不雅宿世界中强力、电磁力和弱力其本家儿导感化 , 好比电磁力的强度是万有引力的10^38倍 , 所以微不雅宿世界中的万有引力完全可以忽略失落 。
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四、一个庞大物体的质心处
我们还不死心 , 再来想象当此中一个物体的质心是空心的 , 然后两个物体的质心重叠会怎么样?
最简单的例子 , 就是我们挖一条地道到地心处(假设行得通) , 然后人的质心和地球质心重叠 , 那么我们受到的地球引力会无限大的吗?
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当然不会 , 在地心处的引力反而会减小为零 , 因为我们操纵万有引力定律和微积分常识 , 可以很轻易获得这么一个有趣的结论:就是对于一个质量分布平均的物体 , 其内部的万有引力大小 , 等于物体地点半径处内部物质的引力 , 而所处半径外部的物质 , 其摆布两个的引力刚好完全抵消了 。
于是 , 地球引力场分布其实是下面的环境 , 在地球概况的引力是最强的 。
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五、黑洞奇点
在经典力学的框架下 , 您不成能获得引力无限大的环境;此时爱因斯坦进场了 , 爱因斯坦把时候和空间折腾了个遍 , 最后获得赫赫有名的广义相对论 , 在广义相对论中 , 就描述了一个半径无限小的黑洞奇点 。 若是按照广义相对论对黑洞的描述 , 那么黑洞奇点处的引力确实是无限大的 。
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