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06-26 35阅读

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牛顿在树下打瞌睡,忽然一个苹果掉下来砸到了他的脑袋,他很生气却不知道该怪谁,是什么力把苹果砸向他的脑袋的,后来他发现了万有引力定律。

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人们都知道从苹果落地中牛顿发现了万有引力定律的故事,其实那不过是法国启蒙思想家伏尔泰为宣传自然科学而编的故事。

在牛顿之前,人们已经知道有两种“力”:地面上的物体都受重力的作用,天上的月球和地球之间以及行星和太阳之间都存在引力。这两种力究竟是性质不同的两种力?还是同一种力的不同表现?牛顿在剑桥大学读书时就考虑起这个问题了。

牛顿23岁时,鼠疫流行于伦敦。剑桥大学为预防学生受传染,通告学生休学回家避疫,学校暂时关闭。牛顿回到故乡林肯郡乡下。他仍没有间断学习和对引力问题的思考。

那时,乡下的孩子们常常用投石器打几个转转,之后,把石头抛得很远。他们还可以把一桶牛奶用力从头上转过,而牛奶不洒出来。

这一现像激发了牛顿关于引力的想像:“什么力使投石器里面的石头,水桶里的牛奶不掉下来呢?”这个问题使他想到开普勒和伽利略的思想。他从浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,广寒的月球,直至庞大的地球,进而想到这些庞然大物之间力的相互作用。这对牛顿抓紧这些神奇的思想不放,一头扎进“引力”的计算和验证中了。牛顿计划用这个原理验证太阳系各行星的行动规律。他首先推求月球和地球距离,由于引用的资料数据不正确,计算的结果错了。因为依理推算月球围绕地球转,每分钟的向心加速度应是16英尺,但据推算仅得13.9英尺。在失败的困境中,牛顿没有灰心,反而以更大的努力进行辛勤的研究。

1671年,新测量的地球半径值公布了。牛顿利用这一数据重新检验了自己的理论,同时,还利用他自己发明的微积分处理了月一地关系中不能把地球看作质点时,重力加速度的计算问题。有了这两项改进,牛顿得到了两个完全一致的加速度值。这使他认为,重力和引力具有相同的本质。他又把基于地面物体运动的三条定律(即牛顿三大定律)用于行星运动,同样得出满意的正确结论。

牛顿整整经过了7个春秋寒暑,到他30岁时终于把举世闻名的“万有引力定律”全面证明出来,奠定了理论天文学、天体力学的基础。

万有引力定律的发现,宣告了天上地面的万物都遵循同一规律运动,彻底否定了亚里士多德以来宗教势力宣扬的天上地下不同的思想,这是人类认识史上的一次飞跃

牛顿被苹果砸悟出万有引力的事是真的吗?

如果说起牛顿和苹果的故事,想必大家都不会陌生。据说在1666年左右,牛顿在一棵苹果树下思考物理学的问题,忽然被一个熟透的苹果砸到了脑袋。于是牛顿就在思考:为什么这个苹果只会向下掉落,而不是向上掉落呢?由此,牛顿发现了“万有引力”的存在。实际上,这个看似美好的故事把我们骗了300多年,其真相令人感到愤怒。

那么首先问题来了,这个故事是出于什么目的编造的呢?实际上,牛顿根本不是因为看到苹果掉落而发现万有引力的,而是受到了英国博物学家罗伯特·胡克的信件启发。原来在1671年,当时的罗伯特·胡克发表了一篇名为《试论地球周年运动》的论文,在其中提出了天体之间有着吸引力的假说,并且还为牛顿提供了计算公式。

牛顿在收到这封信之后如获至宝,于是开始按照对方的计算公式研究“万有引力”。最终,牛顿凭借伽利略的科学理论和自己的微积分,发现了牛顿第三定律和万有引力定律,将自己的研究成果写入了《自然哲学的数学原理》一书之中。

而在万有引力定律发表之后,牛顿瞬间成为了科学界的红人,对此胡克的心中感到非常不平衡,于是写信给牛顿,想要让牛顿在书的前言部分提一下自己的名字,但是却遭到了牛顿的严词拒绝。后来,两人的关系恶化,断绝了书信往来,为了掩盖胡克对他的思路启发,于是在公元1717年,牛顿在写给一位法国作家的书信之中,编造了一个“苹果落地”的故事,不过这封书信在牛顿生前并未公开。

而在公元1727年,著名作家伏尔泰在书中引用苹果树和牛顿作为例子进行辩证讨论,因此这则故事变得广为流传,并且最终形成了我们所听到的这个版本。这样看来,牛顿为了掩盖别人给予他的启发,编造了“苹果落地”的故事用来掩盖自己的心虚,而真正帮助他发现万有引力定律的罗伯特·胡克却被淹没在了历史的洪流之中,这着实让人感到惋惜。

牛顿发现了什么定律?

万有引力定律为物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。

牛顿之所以可以发现万有引力定律原因有很多,不过主要原因还是因为在牛顿之前有很多天文学家在对宇宙中的星球进行观察。

经过几位天文学家的观察记录,积累到开普勒时,他对这些观测结果进行了分析总结,得到开普勒三大定律。

所谓开普勒三大定律指的是1.所有行星都绕太阳做椭圆运行,太阳在所有椭圆的公共焦点上。2.行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。3. 所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

虽然开普勒三大定律当时已经被视为铁律,但是科学界却始终无法理解其原理所在,为此牛顿十分苦恼,开始废寝忘食的进行研究。

据《物理学史》的记载牛顿在发现万有引力定律的那一段时间,每天魂不守舍,在食堂吃饭,饭碗在前,他在发呆。去食堂吃饭,却走错了方向。一些老师在校园后的沙滩上散步时,看见了一些古怪的算式和符号。

不过在牛顿研究万有引力之时,伦敦爆发了黑死病,牛顿所在的大学被迫关闭,牛顿也只好返回相对安全的乡村躲避,但是那段时间他并没有停止对真理的追求。

牛顿首次认为,重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力,有可能是普遍存在的吸引力。

他深信炼金术,认为物质之间相互吸引,这使他断言,相互吸引力不但适用于硕大的天体之间,而且适用于各种体积的物体之间。

不过牛顿虽然提出了万有引力理论,却未能得出万有引力的公式,因为公式中的“G”实在太小了,直到1798年英国物理学家卡文迪许利用著名的卡文迪许扭秤较精确地测出了引力恒量的数值。

牛顿发现地心引力的故事:

17世纪的某一天,牛顿坐在树下读书。突然一个苹果砸在了牛顿的头上,牛顿便思考为什么苹果是下落而不是上升,通过一系列实验,牛顿发现了万有引力。

万有引力,全称为“万有引力定律”(law of universal gravitation),为物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。如果用m1、m2表示两个物体的质量,r表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=(Gm1m2)/r?,G称为万有引力常数也可简称为引力常数。

扩展资料:

万有引力适用范围或条件:

万有引力定律只适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用,若不能将物体看作质点,则定律不成立。或者说需要用微分法将物体分解成很多个质点,再依次求各质点间万有引力,然后将这些引力求矢量和,实际上中学阶段不能计算。

广义上讲,万有引力定律则适用于一切物体间的引力计算。

如果被讨论的物体具有空间广度(远大于理论上的质点),它们之间的万有引力可以以物体的各个等效质点所受万有引力之和来计算。在极限上,当组成质点趋近于“无限小”时,将需要求出两物体间的力在空间范围上的积分。

从这里可以得出:如果物体的质量分布呈现均匀球状时,其对外界物体施加的万有引力吸引作用将同所有的质量集中在该物体的几何中心原理时的情况相同(这不适用于非球状对称物体)。

参考资料:

牛顿-百度百科

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