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自然科学

引力如何运作

引力是一种让有质量的物体彼此靠近的吸引作用。

想象一张绷紧的布被重球压出凹陷，小球滚过时会转向凹处。空间并非真的像橡胶布，而是质量改变了物体行进的路径。

  1. 小质量与大质量分别显示较弱和较强的引力。质量较小质量较大小石块月球地球

    步骤 1

    所有质量都有引力

    任何有质量的物体都会吸引其他质量。质量越大，引力效应越强。

  2. 一个人与下落的小球，箭头都指向地心。下落引力指向物体地面地心

    步骤 2

    地球把你向内拉

    地球巨大的质量会把附近物体拉向地心。地面阻止你继续向下运动。

  3. 人与地球以大小相等的力互相拉动，但运动差异很大。你质量较小加速度明显地球质量巨大加速度极小

    步骤 3

    拉力是相互的

    地球拉你，你也以大小相等的力拉地球。地球质量大得多，因此它的运动极其微小。

  4. 卫星横向运动，同时不断向下弯曲并绕行地球。循环横向运动向内下落错过地面继续绕行

    步骤 4

    横向下落形成轨道

    高速卫星一边向地球下落，一边以足够快的速度横向运动，因此总会错过地面。

  5. 宇航员与航天器一同绕地球下落，舱内看起来失重。电梯一同下落=宇航员一同绕行

    步骤 5

    轨道上仍有引力

    宇航员漂浮，是因为他们与航天器一起下落，而不是因为引力消失了。

  6. 对比牛顿的力模型与爱因斯坦的弯曲时空引力模型。牛顿模型质量相互吸引适合许多计算爱因斯坦模型时空发生弯曲解释极端引力

    步骤 6

    时空揭示更深原理

    牛顿把引力描述为一种力。爱因斯坦认为质量和能量会弯曲时空，从而改变物体的运动。

常见误区

太空中没有引力。

引力会延伸到太空。轨道上的宇航员感觉失重，是因为他们与航天器正在一起下落。

快速检查

绕行卫星为何总会错过地球？

  1. 它边下落边横向运动
  2. 大气层外引力会关闭
  3. 太空把它向外推
查看答案

引力让卫星的路径向内弯曲，而横向速度使它越过弯曲的地表。

资料来源

  1. Newton's Law of Universal Gravitation and Einstein's TheoryOpenStax
  2. GravityEuropean Space Agency