根据万有引力定律,两个物体无限接近时,引力会无穷大吗?

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。

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,该引力巨细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。

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。

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?

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,其内部的万有引力巨细,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。

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。

爱因斯坦说:牛顿啊,要不要出来走两步!

牛顿:算了,这是您的本家儿场,我仍是继续睡吧!

现实上,对于任何物体,您要您把体积缩小到必然水平,这个物体就会酿成黑洞,好比把地球的半径压缩到9毫米;或者把一小我压缩当作直径10^-26米的小球,这比一个电子直径还要小十亿倍呢!

  • 发表于 2019-12-30 02:00
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