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2008-10-13 17:28

谈谈“神七问天”时一些人对失重的错误理解

 本文论坛地址:http://hongdou.gxnews.com.cn/forumview.asp?topic_id=3708196


谈谈“神七问天”时一些人对失重的错误理解


前段时间“神七问天”的时候,我发现很多人对失重的理解有误,包括中央电视台的一些主持人。


误区之一:曾看见央视某位大牌主持人在神七问天的节目上误说了这样一句:“宇航员在没有引力的宇宙空间中……”,他这话错就错在“没有引力”,事实上在已知的宇宙中,任何一个地方都有引力存在,只是大小的问题而已,所以,不能说“没有引力”,对于在近地轨道上运行的神七而言,正确的说法应该是“失重”。


误区之二:上面说引力有大小,于是有些人又想当然地认为,在接近真空的高空中,引力变得极小,小到飞船不会掉下来,连宇航员也只能在空中漂浮。事实是,即使远到月球这样的距离,地球对之的引力仍然是很大的,如果现在月球突然停止绕地运动,它马上就会朝地球掉下来,而即便是月球这样质量比地球小得多的星球,它对地球上的东西仍然是有引力的,而且这引力的作用还能用肉眼看得出来,那就是潮汐,如果只有地球的引力起作用,那么(无风状态下)海平面应该是平的,但因为38万公里之外有个月球存在,所以海平面总是向月球所在的方向凸起,同理,离地球更远但质量更大的太阳也能起到这样的作用。


第三,宇宙飞船为什么会失重?我在上面第一点已经说过,失重并非就是没有引力作用于这个物体。那是什么呢?是这物体本身在做自由落体运动。俄罗斯宇航员训练时,就通过大型飞机飞至高空之后向下俯冲做自由落体运动来获得大约1分钟的失重时间,霍金尝试失重状态用的也是这个办法,他不必真的像宇航员那样乘坐飞船,他的身体条件也不容他像宇航员那样乘坐飞船。我们回到高中物理课本看平抛运动。当物体被平抛出去时,如果没有地球引力,它会平直地飞出去,但因为引力是客观存在的,它必然同时做自由落体运动,那么,在它落到地面之前它到底飞出多少距离,这取决于它抛出时的初速度,速度越大,它的落点就越远,因为地球是圆的,这就有可能在初速度极快的情况下,平抛出去的物体与地面的距离可能不会变小,意即它仍在做自由落体运动,但由于球面的弯曲,它在地球表面的“投影”轨迹也在随着地面“向下弯曲”,使得它未能“追赶”到地面,而如果速度再快些,以至于最后该物体飞回到出发点时都还未落到地面,这样,这个物体就成了绕地球运动的人造卫星了。那这样的速度是多大呢?大约是7.9公里/秒,这就是牛顿力学上说的“第一宇宙速度”,地球上的物体,如果平抛初速度达到这一速度,那么在没有空气阻力的真空中,这个物体就不会减速,也不会掉落到地球上,它就成了人造地球卫星。此时,在这个“卫星物体”上的宇航员,由于物体仍在做自由落体运动,因此他和这一物体上的一切都处于失重状态,看起来就像在宇宙中漂浮。如果这个初速度大于7.9公里/秒,又小于11.2公里/秒,那么该物体的运动轨迹将是一个以地球为其中一个焦点的椭圆。事实上很多卫星和飞船的初速度都是大于7.9公里/秒而又小于11.2公里/秒的。当然,在绕地球沿椭圆轨道运行时,物体的速度却是不断变化的,当物体在趋向于远离地球的轨道“路段”上运行时,它的速度会越来越慢,因为这一路段上地球引力对之所做的功主要是将之拉回地球,让它速度变慢。当它运行到远离地球的端点后速度降至最慢(甚至低于第一宇宙速度),无力再远离地球,于是开始“掉”向地球,但在不断地向地球靠近的运行途中,地球引力对它所做的功主要是令其加速,于是当它运行到最靠近地球的地方之时,它的速度又加到最大,大到地球引力不足以“捕捉”它,于是它又继续在趋向于远离地球的轨道“路段”上运行,如此周而复始。那这里边有没有规律呢?有的,即该物体与地心之间的连线在相同时间内扫过的面积是相等的,这也就是开普勒定律,高中地理课上讲过的。而如果物体初速度达到11.2公里/秒,那么这个物体将挣脱地球的引力飞离地球,而不再围绕地球运转,但这已不是本文所要讨论的范围,本豆在此不作论述,那些读文科的人要是不了解,就自己去看一看高一的物理课本。


 


 




类别: 科海时评 |  评论(2) |  浏览(3226) |  收藏 |   本文固定链接 | 推荐
一共有 2 条评论
[游客] 马特(未登录用户) 2008-10-17 17:22 Says:
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千叶花开 2008-10-17 00:54 Says:
【评论未审核】
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