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【科普】重力和引力,重量和质量的各自定义和关系

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**声明:定义凡不加说明,均参考维基;本文在牛顿力学框架**
在大陆,重力和引力不等同。按照教科书,重力通常被这样定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。因此同时,有这样一个关系式:引力=向心力+重力,反映了地球的自转。
但实际上,这样的表述方式在临近地球的宇宙飞船上显得十分奇怪。一方面,直观上,因为宇宙飞船靠近地球(轨道半径与地球半径相近),重力应和引力大致相等;另一方面,稳定轨道上的宇宙飞船的重力与向心力总是相等,因此根据关系式,重力为零。两种说法造成了矛盾。
那么重力的规范定义是怎么样的?按照国际标准(ISO 80000-4(2006)),重力这样定义:
重力=质量·自由落体加速度,
其中,如果研究地球对物体的重力,自由落体加速度是指相对地球的某一特定位置在地球系测量的自由落体加速度,忽略大气的影响。
这一定义使物体所受的重力仅取决于其质量与相对目标星球的位置,与运动情况无关。按照这种定义,宇宙飞船所受到的重力既不等于引力,也不等于零,而是等于引力扣去质量与轨道高度处向心加速度之积,其大小与引力相近。
重量在日常生活中的很多情况是质量的同义语,在不致混淆的情况下,重量意为重量。尽管这种用法不被推荐,但经常使用。而物理学和其他有关学科中,按照质量的定义(通常利用动量守恒),质量和重量完全不同:重量是重力的度量,其单位为牛顿;质量指物体所含物质的多少,其单位为千克。
失重(指完全失重,下同)是一个相对复杂的概念,它并非指重力为零,而是指物体所处的一种特定状态。最一般地说,失重是指物体沿时空的测地线运动。用另一种方法表述,就是指仅受引力而无其他外力的运动状态。所以,如果两个初速度相同的物体十分靠近且都处于失重状态,那么在不考虑潮汐力的情况下,这两个物体是相对静止的,也就是宇航员漂浮在宇宙飞船中的状态。
贴一张wiki上的国际千克原器...


1楼2013-06-20 19:49回复
    另关于牛顿第二定律
    以前发过类似帖子,有说法指出牛顿第二定律原则上不构成定律。
    出现问题的是力的定义,如果根据F=ma来定义,那么牛二就成为一个定义,而非定律。因此,力只是一个过渡的概念,牛二只有和其他定律联系起来才反映物理实质,比如联系Hooke定律,有:-kx=ma.
    Interesting~~


    2楼2013-06-20 19:49
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      2026-01-24 07:55:12
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      自由下落的电梯内部近似是匀强引力场,不过还是会有微小的偏差,如图所示
      靠近地球的质点加速度比较大,原理地球的质点加速度比较小,
      靠左的质点所受的引力偏右,靠右的质点所受的引力偏左,

      所以相对电梯而言,四个质点会像这样开始运动,而不是完全静止,这就是潮汐力现象

      如果电梯里的质点排成一个圆的话就会是这样,从红的变成绿的

      这个图其实就画出了地球的潮汐,只是地球换成月球,电梯换成地球

      虽然比例差很多,但原理是完全一样的。


      12楼2013-06-20 21:29
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