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我们知道,真实引力场都是有心的,场强都是和距离成平方反比关系的E=GM/rr。这就是说,不同的高度,有不同的重力加速度。这对于一个没有大小的质点,或尺度非常小的物体来说,不会产生各个部分加速度明显的不同。
但是对于一根长度为L很长的棒状物体,该长度明显跨越竖直方向很大距离,那么这根棒竖直自由下落时,两端受力、中间各个部分的受力的不一致就体现出来了。比如下端距离地心是r,上端距离地心就是r+L。明显物体两端处于不同的场强中,受力是不一样的。因此,此棒必定会被拉长,一定会有竖直方向上的形变。这种形变不是物体局部受力积累出来的,而是各部分直接受到了不相等的力,因此在大尺寸的物体中,存在不容忽略的力的梯度,这个梯度是来自于场强的梯度。
在前面,我在讨论支持力在物体中产生力的梯度时,特别强调物体是在均匀力场中做的简单分析。在理想的均匀力场中自由下落的物体中才会完全失去力的梯度。但现在我们面临的是真实力场,而讨论对象天体的半径尺度又都是很大的,不同的位置,比如远日点、近日点受到的引力不同,这些不同一定会产生地球的形变。 |
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无论你用哪个参考系,两个天体之间的引力都不变。你用共同质心算,引力也是这个数值。凡是计算出大于或小于这个数值的“惯性力”,都是不正确计算。假如说,你计算出大于引力的惯性力了,那就不平衡了,地球就会离你远去。但地球并没有离你远去,因此你的计算就明显与事实不符。
这里就牵涉到场物质速度更接近于谁的问题了。地球质量远大于月球,因此场更跟随地球。基本可以认为地球在场中静止,月球在地球场中运动。即使改变了参考系,参考物为月球,但场这个性质不变,依然还是跟随地球。计算向心力还是要按照以地球为中心,月球为在场中转动的物体原则办理:计算向心力要使用月球质量。这个弯子你绕得过来吗?
从惯性系方面来说,地球的地心和场物质相对静止,月球绕地球有转速,月球上就有运动的场。月球和地球相比,月球却没有静止的场,不能让地球在它的场中运动。计算月球和地球的向心力,依然要回到地心参考系。但因为地球的“惯性力”实际上是月球对地球引力的反作用力,也是地球对月球引力的反作用力,因此计算向心力要使用月球质量。
平时我很少去计算具体数值,很少去查阅自然数据,我只注重概念上的东西,偶尔可能会说错一些数值关系,但基本概念上我不像你那样糊涂。也许我的一些错误会被你拿来终生享受,但你的错误却都是概念上的。我感觉你可能会用MRω^2来取代mRω^2计算向心力。但我事先告诉你,那是不正确的行为。 |
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我题目中的参考系不是通常的旋转参考系,是我特意勾画出的一个参考系。我在月球上看到的质点地球是相对静止的。从这一点上看,和一般的旋转参考系“看上去”没什么区别。
但是,看也要分怎么看。我的看是包括场物质在内的看。在地心参考系看,月球在地球所在场中有速度。我不仅看到了月球的转速,还看到了月球相对场的速度。在我那个特殊的参考系上看,我看到自己所在位置有场的速度,看到地球和场却没有速度。因为题目是我出的,自然我知道这个关系。因此即使我在月球上,看到地球和我静止,却依然能够认定是自己在转,而不是地球绕我转。这就和我定义的惯性系扯上关系了。我定义的惯性系是有密度均匀、相对参考系静止的场物质的参考系。如果能感觉到场物质的风,我就能轻易判断出是我在绕地球转、判断出我肉眼看到的静止是假象。我也可以根据其它遥远天体判断出自己在绕地球转。这种判断是靠人类智慧所作出的。在这种假象横生的参考系内,再用惯用手法计算“惯性力”,往往得出错误结果。 |