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王静波WANGJINGBO
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《王氏物理》凝聚力

(2019-04-17 09:42:04)

“万有引力”和“地心说”一样,是一种错觉。例如:当“日全食”时,月亮遮挡了太阳对地球的引力,地球便会逃逸,而事实并非如此。

凝聚力是指两个质点之间相互聚集的力。凝聚力使分子聚集成天体,使天体聚集成星系。

凝聚力与万有引力的区别:凝聚力是主动运动,万有引力是被动运动。

【凝聚力原理】任何物质都存在热辐射,真空对热辐射的反作用力强,物质对热辐射的反作用力弱。凝聚力就是强反作用力与弱反作用力所产生的力差。凝聚力导致物质向弱反作用力方向运动。

物质的质量越大,凝聚力越大。

例如:月球质量相当于地球质量的1/81,月球表面的凝聚力是地球表面的1/6;火星半径是地球半径的约1/2,火星表面的凝聚力是地球表面的1/3。质量为1千克的纯水中所含的水分子数目是一定的,但质量1千克水在地球表面的重量是1000克,在月球表面的重量是166.7克。

两个质点的距离越远,相互之间的受力面积越小,凝聚力越小。

例如:行星距太阳的距离越远,公转速度越慢,离心力越小。

【凝聚力定律】凝聚力的大小主要与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比。

凝聚力计算公式:

FGmM/r2

式中,G表示凝聚力系数,mM分别表示质量,r表示距离。

1798年,英国的卡文迪许利用扭秤测出G6.67×1011 N/kg2

例如:地球的凝聚力FGmM/r26.67×1011×5.965×1024×1.9891×1030/(1.496×1011)235.36×1021

凝聚力实验一在空气稀薄的容器内,光压风车的黑白两面叶片在光的照射下,黑色叶片吸收光能后热辐射,热辐射产生反作用力,反作用力推动风车向白色方向旋转。实验证明:黑色叶片热辐射产生反作用力。

凝聚力实验二将一颗4毫克的石墨烯材料放置到真空管中,然后用光照射,石墨烯材料瞬间发生了水平或竖直方向的位移,最大移动距离可达40厘米。实验证明:石墨烯材料热辐射产生反作用力。

凝聚力实验三在一个浅平的锡盘上放一个体积很小磁性很强的永久磁体,然后把温度降至接近绝对零度时,小磁铁的凝聚力消失,离开锡盘表面悬浮不动。实验证明:磁体接近绝对零度时凝聚力消失。

凝聚力实验四氦是自然界中最难液化的物质,氦在4.25K(-268.9)时变成液体,当液态氦的温度降到2.17K时,液体自动从0.01毫米的缝隙溢到瓶外,继而出现了喷泉现象。实验证明:氦接近绝对零度时凝聚力消失。

凝聚力实验五将同一铁块分别在-180C150C3000C的温度条件下称重,其重量分别是93.3059克、93.2593克、93.2387克。实验证明:凝聚力与温度有关,温度越高,凝聚力越小。

凝聚力实验六在天平上的陀螺静止时重量是1.1109克,旋转时重量是1.1092克,减少了0.0017克。实验证明:陀螺旋转时,凝聚力会变小。

重力是凝聚力、惯性力、离心力的合力。

重力=凝聚力+惯性力-离心力

离心力实验:用一根弹簧拉着一个物体做匀速圆周运动,弹簧会被拉长,弹簧的拉力等于物体的离心力。如果切断弹簧,物体会沿切线方向飞出。

【离心力原理】当物质沿着圆周或曲线轨道运动时,会产生离心力。离心力与向心力大小相等,方向相反。

【离心力定律】离心力的大小与质量成正比,与速度的平方成正比,与半径成反比。

离心力的计算公式:Fmv2/r

例如:地球的离心力Fmv2/r5.965×1024×(2.9783×1042/1.496×101135.36×1021

地面物体离心力方向与地轴方向垂直。地面的离心力在两级为零,随纬度减少而增加。

重力加速度g的方向总是垂直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减少。

地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比,当m一定时,物体所受重力的大小与重力加速度g成正比,用关系式Gmg表示。通常在地球表面附近,g值约为9.8/千克。(9.8是一个平均值;在赤道上g最小,g9.79;在两级上g最大,g9.83。)

第一宇宙速度是7.9千米/秒,航天器沿地球表面圆周运动时必须具备的速度。

第二宇宙速度是11.2千米/秒,航天器脱离地球所需的最小速度。

第三宇宙速度是16.7千米/秒,航天器脱离太阳系的最低速度。

物体在惯性力的作用下,重力会发生变化。大于正常值时称为超重,小于正常值时称为失重。

例如:当升降机的加速度方向向上时,惯性力和凝聚力的方向相反,重力变大,重力=凝聚力+惯性力;当升降机的加速度方向向下时,惯性力和凝聚力的方向相同,重力变小,重力=凝聚力-惯性力;当升降机的加速度方向向下,且大小等于重力加速度的时候,重力为零。

地球两侧的海水受太阳和月亮的影响形成潮汐。涨潮现象同时发生在月球最近的海面和离月球最远的海面这两个区域。潮汐由东向西传播,振幅小于1米,周期为12小时。当太阳、月亮和地球在一条直线上时产生大潮;当它们成直角时产生小潮。

太阳自转产生漩涡,导致行星围绕太阳公转。当行星靠近太阳时,速度加快,离心力大于凝聚力;当行星远离太阳时,速度减慢,离心力小于凝聚力。所以,行星既不能靠近太阳,也不能远离太阳。

太阳系与银河系的运行模式不同。太阳系里圈的行星比外圈的行星公转速度快,里圈行星的离心力相对较大,能够克服因近距离产生的较大凝聚力,因此不会落入太阳系中心。银河系里圈的天体比外圈的天体公转速度慢,里圈天体的离心力相对较小,说明银河系中心不存在大质量天体,否则内圈的天体就会落入银河系中心。

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