重力和引力的区别 向心力引力重力之间关系?



向心力重力和引力的区别、重力,引力三者刚好是合力与分立的关系,简单说就是:向心力与重力是引力的两个分力 。可以参考以下解析:一、先解释下三个力的概念(概念很重要,理解透了对做力学分析题很有帮助):1、重力 。大家都知道,物体在地球上的中立方向为竖直向下,大小=mg 。(这里纠正一个大部分人都错误的观念,竖直向下并不是指向地心,这个可以结合地球自转不难理解 。。只有赤道和南北两极重力的方向才指向地心 。)2、向心力 。物体维持做圆周或曲线运动所需要的力,方向只想圆心或曲率中心 。(向心力是根据外力对物体产生的效果而命名 。从某种意义上来说,重力也可以是根据外力对物体产生的效果而命名 。但不同的是,提供向心力的外力可以是重力,弹力,电磁力等各种力,而提供重力的外力只能是星体跟物体之间的万有引力 。)3、万有引力 。根据牛顿万有引力定律,物体与物体之间都存在一种相互吸引的力,方向沿两物体质心的连线 。这种力不论物体大小,只看物体质量,凡是有质量的物体之间都会存在万有引力 。二、分析三者关系:首先地球与物体之间存在万有引力,这个毋庸置疑(根据牛顿定律可知) 。其次,地球上的物体会存在重力,那么重力怎么来的呢?大家都知道,物体由于地球的吸引而受到的力叫重力,方向总是竖直向下 。(那么问题来了,地球对物体的吸引力不是万有引力吗,怎么这里又叫重力呢?这个其实不用太纠结,在万有引力发现之前,牛顿只发现了重力,只知道地球对地球表面的物体有吸引力,还不知道万有引力的存在 。后来才发现的万有引力,原来他被苹果砸中脑袋想出来的重力就是万有引力,哈 。。)吭吭,废话多了点,回归正题 。然后大家也都知道,地球是自转的,那么地球表面的物体也是随着地球而转动,转动轴心与地球自传轴心相同(假设物体相对于地球静止),那么问题来了,物体转动是需要向心力的,如果没有向心力,物体肯定沿着切线(也就是地平线)方向飞出去,可以遨游太空了 。那向心力怎么来的呢,刚才提到的,物体与地球之间的力只有万有引力(地球对物体的支持力以及重力都会随着万有引力的消失而消失,所以这两个力都可以看是有万有引力引起的),那么向心力自然就只能是由万有引力来提供(前面也说过,向心力是各个外力来提供的) 。最后,以上描述了重力和向心力都是由万有引力提供,既然都是由万有引力提供,根据力的平行四边形定则,可以从下图中直观看出三者之间的关系:(图片来源网络,懒得手画了,哈)图解:1、在NS两级的物体,属于自转,所以不用考虑向心力,也就是说这个位置万有引力与重力大小相同,而且都指向地心;3、其他位置的物体,由上图可以看出,向心力指向O\’,重力竖直向下,万有引力指向地心并且三者满足平行四边形定则 。另外:由于地球自转角速度非常的小,物体保持左圆周运动所需的向心力也非常小,所以在平时的做题当中,几乎都是忽略掉了向心力,认为重力与万有引力相同 。有同学可能会问了,地球两级的物体是随着地球的自转而自转的,那么人如果站在两级点,是不是可以感受到地球自转呢,答案是不一定,哈哈 。。以为地球自转角速度很小,24小时自转一周,也就是说地球自转的角速度比钟表力的时针角速度还要慢一倍,你如果盯着时针看,可以看到它在转动的话,说不定你站在两级点也可以感受到地球自转的,哈哈 。。。。以上纯属手敲,感兴趣的同学可以参考下,如果有错误的地方,还请大神指教,别害了小朋友们 。。另外,以上力学分析只适用于地球表面的物体,如果是在地球上空的话,就得另外来说的,这个比较复杂,这里就不解释了 。
重量、质量、重力、引力该如何区分?它们之间到底是什么关系?什么是超重和失重?”

重力和引力的区别 向心力引力重力之间关系?

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重力和引力的区别 向心力引力重力之间关系?

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这是一组纠缠不清的问题,也是让很多人头疼的问题;
这是一组中学时应该搞懂的、但是很多人一辈子也没搞懂的问题;
这就是我接下来要讲的问题 。
码字码了好久,给自己加个原创标签吧!
一、“重量”指的是“重力”还是“质量”?质量是表示物质多少的物理量,单位是千克(kg);而力(重力就是一种力)是两个物体之间的相互作用,单位是牛顿(N)——它们量纲不同,是完全不同的物理量 。“重量”是一个口语中的表达,那么,“重量”到底指的是“质量”还是“重力”呢?
先看一个生活中的场景
A:你多重?
B:我不告诉你!
A:告诉我好么?
B:好吧,我100斤多一点…
A:多了多大一点?
B:多了30斤,还问吗?
……
一笑之余,我们看看其中的问题:
A问B多重,到底是在问B的什么?B要回答自己的哪个“参数”?
当然,这里的“多重”,就是在问“重量”,这没有异议,但是这个“重量”指的是“重力”,还是“质量”呢?
从B的回答来看——100斤多一点——是回答了一个“质量”,因为“斤”是质量单位 。2斤等于1公斤,也就是1千克 。
但是,其实这里的“重量”,应该指的是“重力”,“你多重”是在问“你的重力是多少” 。
所以,如果是两个物理学家,那么对话应该是这样的:
A:你的多重?
B:我多重?——我的质量是50千克,所以我的重力约等于质量乘以重力加速度(约等于10N/kg),是500牛 。
A:哦,我不信 。
B:为什么?
A:你哪有这么轻?
B:我只是用斤做单位,然后保留一位有效数字罢了 。
……
回到正题,结论:
重量指的是重力,而非质量 。
二、“重力”和“引力”是什么?先说引力:
引力是万有引力的简称,传说中牛顿因为被苹果砸中而悟出的世间至理:世界上任何两个物体之间,都存在着一种相互吸引的作用,这种作用称为万有引力 。我们用 Fg 表示引力 。
被苹果砸中后陷入思考的牛顿 图片来源百度百科
牛顿著作 图片来源百度百科
万有引力的表达式:
万有引力定律
这个力,与两个物体的质量成正比,和它们之间距离的平方成反比,比例系数为G,被称为万有引力常量,大小为G=6.67×10-11 N·m^2 /kg^2 。是伟大的卡尔迪许先生,在实验室中测出来的 。(更多卡文迪许测重力加速度的故事,关注后即可看到)
卡文迪许 图片来源百度百科
我们用 Fg 表示引力 。
再说重力:
重力是支持力的体现 。
“在某处所感受的支持力的大小”可以作为重力的定义 。
我们无法直接测量重力,我们测量重力时,通常都是测出和重力平衡的那个力 。比如我们用弹簧测力计把物体悬挂起来,并且静止不动(注意,这个很重要),那么测力计的示数就等于物体受到的重力 。——我们就测出了重力 。
另一个例子:我们觉得自己很重,是因为地面支持着我们 。我们之所以感觉受到了重力,其实是因为感觉到了支持力 。在静止站立时,支持力等于重力 。
好,再次强调一下:重力是支持力的体现 。用 G 表示重力,用 N 表示支持力的话,则
G = N
因为受到支撑,你才觉得自己很重!跳起来吧!你会获得片刻的身轻如燕,因为在空中没有支撑力,所以你感觉不到自己的重力——你完全失重了!
所以,失重指的是失去一部分或者全部的支撑力 。
在空中时牛处于完全失重状态
飞机失去动力后人和物体“飘”了起来
在空中 特技人员可以任意做动作 很大程度是因为失重了
三、重力和引力有什么关系?如何区分?重力的来源是引力,但重力又是支持力的体现,那么重力和引力有什么关系呢?
这里引入两个概念:静止时的重力和运动时的重力(竖直方向加速) 。
物体静止时的重力:用 G0 表示
引力是重力产生的根本原因 。
重力是引力的一部分——静止物体的重力是引力扣除自转向心力之后的那部分 。
我们用 F向 表示该向心力,则
G0 = Fg – F向
其中
向心力的表达式
表达式中:R指的是到地轴的距离,T是地球的自转周期,也就是1天 。
当然下式依然成立:
G0 = N
如上文所述,你想要知道 G0 有多大,需要测出 N。
生活中所说的重力,通常指的是静止时的重力,我们用 G0 表示 。
在不考虑地球自转的情况下,静止重力和引力之间取等号,即
G0 = Fg
若地球是标准球体 则在地球上各个地方 Fg是相同的
物体竖直方向加速运动时的“重力”:用 G动 表示
当物体运动时,若竖直方向有加速度,那么它所受的竖直方向的支持力(权且还称为支持力)也会改变——那么也就是说,它的重力也会改变——要么增大,称为超重;要么减小,称为失重 。
以向上为正方向,利用牛顿第二定律:
N-G0 = ma
在加速运动的电梯中 感觉支持力变化
变换得
N = G0+ma = G动
a 大于零,则 a 方向向上,G动 > G0,称为超重 。反之,称为失重 。
简单总结:
重力是支持力的体现,重力可以分两层来理解:
1.静止时的重力:重力的来源是引力,重力是引力的一部分,用 G0 表示:
G0 = Fg – F向 = N
2.运动时的重力:用G动来表示 。
G动 = G0 + ma = N
重力会改变,因为支持力会改变
例子:
我们把地球当成一个理想的密度均匀的球体,那么对于同一个物体:
1.在地球不同纬度,万有引力都是相同的,但“由于自转引起的向心力”会有不同,纬度越高,这个向心力会越小 。所以纬度越高,同一个物体的重力(等于引力减去向心力)会越大 。
2.在同一个地点,物体竖直方向的运动状态会影响支持力,也就影响重力 。当物体运动的加速度方向向上时,我们所感觉到的重力——其实就是物体所受的的支持力——会大于“平时的重力G0(约等于引力)”,这是就超重现象 。
在太空中 没有上下之分
太空行走
四、总结在我们引入静止重力、运动重力以及支持力的概念之后,重量、重力、引力、质量、支持力五者之间的关系是:
重量指的是重力,而非质量 。引力是重力产生的原因,重力是引力的一部分 。重力是支持力的体现,通过支持力来定义和测量重力 。同一个物体,在地球(理想地球)表面任何地方,引力是一样的;但是由于F向不同,所以静止时的重力G0不同,G0=Fg-F向=N 。研究一个在地球表面小范围内运动的物体时,近似的取Fg=G0 。又有G动=Fg+ma,即 G动=G0+ma=N,当加速度向上,N>G0时,称为超重;加速度向下,N<G0时,称为失重 。再提供两个例子来说明:
例子一:
在空间站里:1.宇航员受到的引力和在地表时只相差1%;2.“由于空间站绕地球转动所需的向心力”完全等于“宇航员受到的引力”,所以静止时的重力G0=Fg-F向=0,也就是宇航员的G0=0,处于完全失重的状态;3.宇航员所受空间站的支持力N=0,也就是他们和空间站之间没有力的作用,运动重力G动=0 。
例子二:
在自由下落的电梯里:1.由于向心力小到可以忽略,G0基本上等于Fg 。2.G动=N=Fg+ma,以向上为正方向,a>0,为超重,a<0为失重 。
说明:
1.阅读理解本文要对牛顿三大定律、万有引力定律和圆周运动有一定的了解 。
2.本文并未讨论质量、引力的本质,惯性质量和引力质量也未作区分,有兴趣的话,可以关注之后,在本人的另一篇专门介绍引力的文章中查看 。
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