一个物体从无限高的地方落向地球,速度有极限吗

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/27 04:46:34
不考虑其他星球的影响,也不考虑阻力,理论上无论在多远都能受到引力的作用吧,我就是想知道最后落到地面的速度有极限吗?有的话又是多少,肯定能算吧,我有一点思路,但高数没学好,希望大家帮帮忙。
要是好的话追加20分!
我觉得应该用能量守恒来做,正象有的人说的一样mv^2/2=GMm/R,但是大家不要忘记,这个公式是在g(重力加速度)一定的情况下才能用的,平时用这个公式是因为在接近地面的地方g可视为定值,但我问的问题中g是随着离地面的高度减小而增大,根本不是定值,这样就只能把这段无限大的距离看作无数个小段,其中每个小段的g是一定的,这就需要用到积分的知识,小弟高数学得不太好,不知道以下看法对不对
没错,mv^2/2=GMm/R,但由于R随时在改变,所以我把这段无限大的距离分割成无数小r,则mv^2/2=GMm/r(1)+GMm/r(2)+GMm/r(3)+GMm/r(4)+……+GMm/r(n)=GMm/(1/r1+1/r2+1/r3+……1/rn)
其中括号中可以用积分得出等于ln(n)-ln(6400000)(6400000是地球半径)这样当n趋向无穷大时,上式就趋向无穷大,所以速度是无极限的,这样对吗?
当然这里不考虑相对论

这个问题本身就有错误。

一般的物理推导过程如下:
一个物体,之所以要落向地球,是因为受了地球引力的影响。
在没有其它外力的条件下,它会向地球靠拢,并且速度越来越快,加速度就是地球引力造成的。
因为距离无限远,所以加速的过程就会无限长,速度会无限增大。

但这存在两个问题:
1、我们所生活的这个宇宙,或者说这个次元,最快速度就是光速,不可能再快了。根据爱因斯坦的相对论,若达到光速,会改变时空。也就是说,以光速为一个标准,标准之下叫速度,标准之上叫穿越,不叫速度了。
所以速度最高就到光速,没有更高。

2、退一步讲,就算光速是可以超越的,即便如此,这个物体的速度不会无限大。
道理很简单,如果那个物体离地球无限远,根本就不会落向地球。
因为引力对一个物体的作用,是受距离影响的。距离越远,引力的效果就越小,远到无限,可以认为引力已经没有效果。
既然没了效果,又如何让它落向地球?

按照经典力学 ,速度无极限,因为该物体永远受地球对它的万有引力作用,因此永远存在加速度,所以速度不极限

按照相对论 ,不会超过光速,以为物体的质量与物体的速度成正比,即速度越大物体的质量越大,当物体的速度达到光速时,它的质量无限大。因此,这个物体的速度慢慢增大的过程中,它的质量在不段增大,虽然它所受到的万有引力也在增大,但是它的质量比它所受到的万有引力增大得快,因此,它的加速度不段减小,当它的速度达到光速时,加速度为零,这也就是为什么所有物体不能超越光速的原因所在。因此,该物体有极限速度,即光速

最后,综上,我们知道,经典物理学对于高速运动的物体,以及微观的物体是不适用的,它只适用于宏观物体的低速运动。而相对论却适用于高速运动的物体。当你所说的物体速度在不段增大的过程中,经典物理学变得不适用了,因此,最后只能综合得出结论,物体有极限速度。

不知道你听懂没有,不行可以去看看爱因斯坦的相对论,可能更会明白些

有极限,就是第2宇宙速度11.2千米/秒(认为初速度0)
虽然它当然不会超过光速,但实际上如果只说不会超过光速就太粗糙了.

计算方

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