身處太空時為何會失重?並非引力逃跑,而是物體重量被轉移了

引言:你知道失重和超重的含義嗎?生活中你經歷過失重或超重狀態嗎?當事物處於失重狀態時,是否意味著它身上的引力消失了?

身處太空時為何會失重?並非引力逃跑,而是物體重量被轉移了

在物理課堂上,我們都學習過,物體在引力場中自由運動時擁有兩種質量狀態,一種是失重,另一種是超重。失重指的是物體所受支援力小於其重力,從另一個角度來看,也可將失重理解為物體實際質量小於其原本質量,失重現象多出現在星球軌道上或太空中。

身處太空時為何會失重?並非引力逃跑,而是物體重量被轉移了

與失重相對的是超重,它指的是物體重力小於其受到的支援力。換句話來說即是物體實際質量大於它原本質量,超重現象多出現在航天器內或深海之中。一般來說,當物體在向上方向做加速運動或者在向下方向做減速運動,它都很可能處於超重狀態。

身處太空時為何會失重?並非引力逃跑,而是物體重量被轉移了

從物理定義的角度來看,大家或許覺得失重和超重都很陌生,我們似乎沒有與失重或超重相關的經歷。但實際上,失重和超重與我們的生活息息相關。結合生活場景來看,坐電梯時,當電梯從靜止轉變為向上運動,我們常會感覺身體往下沉,這便是超重的感覺;當電梯往下降時,我們感覺身體重量輕,有種飄飄然的感覺,這便是失重感覺。另外,在乘坐過山車時,我們其實也感受過失重。

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說到這,不知大家是否有疑問,當處於失重狀態時,事物的重量變輕了,這是否意味著事物的引力被偷走了?答案是否定的,太空沒必要偷走物體的引力,同時它也沒有能力偷走。引力屬於長程力,它不會輕易消失,別說是去到距地球幾十或幾百公里的太空,哪怕去到宇宙邊緣,地球對物體依然存在,只不過引力小得可以忽略不計,因為它無法對物體產生任何影響。所以,物體去到太空會失重與引力無關,引力表示我不背這個鍋。

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同理,當在近地軌道運動時,物體同樣可能處於失重狀態,這同樣不代表物體失去了引力。實際上,為幫助物體更好更平穩地運動,地球對物體的引力已悄然轉變成支援物體運動的向心力,引力沒有消失,它只是換了一個身份陪伴在物體身邊。聯絡實際生活,這好比花錢購物時,錢沒有消失,而是換了一種形式陪伴在我們身邊,我們不能僅根據賬戶餘額來判斷金錢是否減少。天體亦是同理,我們不能只根據它們處在某環境某狀態下的質量來判斷它是否還擁有引力,引力一直都在,從未離開。

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當在近地軌道上運動時,引力會轉變為向心力,而若你突然想停下,想重新將向心力轉回引力,這時,因停止運動,向心加速度消失,撲面而來的重力加速度會粗暴地將你帶到地球母親的懷抱,你將能深刻感受到重力(引力)的威力。

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所以,你所能感受到的重量並不是來自於引力,重量的大小變化與引力變化沒有直接關係,事物重量增大不能說明它所受到的引力增大,事物重量減少或者消失也不能認為它原本擁有的引力消失了。既然事物重量與其引力無必然關係,那引力大小主要受什麼影響呢?它什麼時候會消失?

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透過觀察太空現象我們不難發現,距離是非常重要的影響因素,著名物理學家牛頓曾列出相關公式,表明物體所受引力會因物體與引力中心間的距離而變化物體離引力中心越遠,它受到的引力越弱,反之,越強。至於引力消失,其實,引力不會憑空產生也不會憑空消失,不過,方引力小於一定值時,我們可近似將它看作0。看到此,你有什麼想法與感受?