万有引力
牛顿在前人研究的基础上,凭借他超凡的数学能力证明了:如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比,则行星的轨迹是椭圆,并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。
据传,牛顿能建立万有引力定律是一次被苹果砸中后引发的深层思考。
1666年夏末一个温暧的傍晚,在英格兰林肯郡乌尔斯索普,23岁的伊萨克牛顿走进了他母亲家的花园里,坐在一棵苹果树下,开始埋头读他的书。当他翻动书页时,他头顶的树枝上挂着的一只苹果落了下来,并砸中了牛顿的脑袋,巧的是,那天牛顿正苦苦思索着一个问题:是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上,以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上?为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上?正是从思考这一问题开始,他将这些看似无关的现象联系了起来,最终找到了这些现象的共同答案,万有引力定律由此建立。
其实,真实的思考启发来自于牛顿当时接受的一项任务。当年,英国陆军部请他研究炮弹的弹道,他苦思冥想,由此引发了对物体间相互作用力的深层思考。由需求推动了科学定律的建立。
万有引力定律描述的是:任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离平方成反比。
式中,G为引力常数。G=6.67×10-11N·m2/kg2(牛顿·米平方·每千克方);m1为物体1的质量;m2为物体2的质量;r为两物体质心间的距离。
该公式适用描述质点间的相互作用。在实际中,①当两个物体间的距离远远大于物体的大小时,物体可视为质点。所以天体间的引力可通过该公式计算;②均匀球体也可视为质点。
万有引力定律的得出具有重大意义。在牛顿之前,无论是东方还是西方,天与地的区别是根深蒂固的,没有任何一项成果能说明天上运动与地上运动服从相同的规律。牛顿的引力定律体现了天地运动的统一性,它把开普勒的行星运动和伽利略的落体与抛体运动统一起来,从而把天体运动纳入到根据地面上的实验得出的力学原理之中,这是物理学史上第一次伟大的综合,也是人类认识史上一次巨大飞跃。
|