重力加速度,其中有“重力”二字,说明的是天体对表面物体的吸引能力。这俩字不能省略,“重力”这两个字,绝不能少,因为重力加速度与加速度,是两个完全不同的概念。
加速度是纯粹描述运动的概念,单位时间内速度的变化量。汽车起步,从0到100加速需要20秒,平均加速度就是5米/秒²。
重力加速度,虽然单位名称一样,但是重力加速度描述的是力的作用,涉及牛顿第二定律。汽车起步,完成零百加速需要20秒,这里讨论的就是,需要用多大力量完成。
重力加速度的意思是,在恒定的地心引力作用下,自由落体的一个物体,它下落的加速度是多大。虽然和加速度单位名称一样,数值也差不多,但是这个数值,说明的是地心引力强弱。
重力加速度(g)是天体引力场的固有属性,不同天体的g不同。月球表面的重力加速度(g)约为1.62 m/s²。
把问题的意思梳理一下。月球表面的物体受到月球的引力,有一个确定的重力加速度。如果月球表面这个物体,质量大到太阳质量。那月球对这个物体的重力加速度,还是原来的值吗?
牛顿的万有引力定律,用公式表达为:引力 = 引力常数 × (质量1 × 质量2) / 距离²。
假设你站在月球表面,你的质量是 m,月球的质量是 M,月球半径是 R。你到月心的距离差不多就是 R。月球对你的引力就是:F=G*M*m/r² 。这里的 G 是引力常数,平时计算时,数值确定。
根据牛顿第二定律:力 = 质量 × 加速度。月球拉你的这个力(F),会让你的身体产生一个向下的加速度,这就是重力加速度 g。所以:F=m×g。
月球拉你的力 F 同时等于上面两个表达式,所以:
m*g=G*M*m/r²
你的质量 m 在等式两边都有,可以约掉,得到结果:
g=G*M/r²
这个结果告诉我们:月球表面的
重力加速度 g 只取决于 月球的质量 M 和 月球的半径 r,和你自己的质量无关!
无论你是胖子、瘦子,还是一个苹果,在月球表面附近下落时,加速度都是一样的。
最后说一个太阳质量的物体在月球表面,月球表面的重力加速度会不会改变?
上边的公式已经很明白,月球的重力加速度,说明的是月球吸引物体的能力,跟具体物体无关。太阳在月亮附近,月球表面的重力加速度是为1.62m/s² 。没有太阳,月亮表面的重力加速度,还是这么多。
实际情况,有三点需要注意:
1、太阳质量的物体,体积肯定比月球大得多,不能只用月球半径作为二者引力距离的计算依据。
2、太阳和月亮相互吸引,是大质量占主导,应该考虑太阳质量的物体对月亮的重力加速度。也就是说,小质量的月亮,会向大质量的太阳自由落体。
3、如果外物质量足够大,引力造成月球形状改变。比如大质量物体是黑洞,直接撕碎了月亮。那月球表面的重力加速度,就发生了变化,甚至可能无法计算了。
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