重力加速度单位(重力加速度单位的转换)

重力加速度通常是指在地球引力作用下,真空中靠近地面的物体的加速度,记为G,其近似值通常取为9.8m/s的平方,从初中开始,我们就接触到了这个物理量。感觉就像π,只是一个常数。真的有那么简单吗?

让我们来看看重力加速度与什么有关。假设质量为m的粒子与质量为m的均匀球体的中心之间的距离为r,质量上的引力大小约等于两个物体之间的万有引力,即:F=GMm/(r的平方),其中g为引力常数。根据牛顿第二定律F=ma=mg,可以得到重力加速度g=GM/(r的平方)。

可以看出,重力加速度与两个因素有关,一个是重力施力物体的质量,另一个是施力物体到施力物体质心的距离。

昨天根据G = GM/(R的平方),地表重力加速度较大,高空处重力加速度较小。今天,让我们更深入或更现实地谈谈这个问题。首先,我们假设球体的半径为r。有几种情况:

(1)如果r > r,那么表面重力加速度较大,高空时重力加速度较小。

(2)如果r < r,r处的重力加速度会怎样?注意,均匀球体内部某一点的引力只与球体半径为该点与球体中心连线的部分有关,类似高斯定理(感兴趣的朋友可以百度一下)。因此,根据g=GM/(r平方)和此时的有效球体质量(M)是密度和有效球体体积的乘积,所以m=(M/(4πR立方/3))(4πr立方/3),所以g=(GM/R立方)R,可以看出重力加速度随球体内部R的变化而线性变化。

(3)特殊情况下的重力加速度

特殊情况下的重力加速度实际上就是特殊情况下重力的变形,方法只有两种:完成法和分割法。

补法:(主要考察法)适用于不规则物体缺失部分为规则几何的情况,完成后也变成规则几何。下图

有一个质量为m、半径为r的密度均匀的球体,在离球体中心o距离为r处有一个质量为m的粒子。现在,从球体中挖出一个半径为R/2、质量为m1的球体。如图所示,球体其余部分对m的引力f是多少?

用完成法求解:将开挖部分补齐,重新形成规则均匀的几何图形。完成后,整个球体对粒子的万有引力=剩余部分(蓝色部分)对粒子的万有引力+补充部分(灰色部分)对粒子的万有引力。

显然,整个球体对粒子的引力是直接应用引力定律直接计算出来的,加上的部分(灰色部分)也可以直接应用引力定律直接计算出来。通过减去这两部分,我们可以知道剩余的不规则部分对粒子的引力。

然后演变成高考题。如图,P和Q是某一区域内水平地面上的两点,在P正下方的球形区域内存在石油,假设该区域周围的岩石分布均匀,密度为肉ρ;油的密度远小于ρ,球形区域可视为空空腔。没有这个空腔,这个区域的重力加速度(正常值)是垂直方向;当有空空洞时,该区域重力加速度的大小和方向会略高于正常值。重力加速度在原始刚性方向(即PO方向)的投影偏离正常值的情况称为“重力加速度异常”。为了探明油区的位置和石油储量,经常使用P点附近的重力加速度异常现象。引力常数被称为g。

(1)设球形空空腔体积为V,球心深度为D(远小于地球半径),PQ = X,求空空腔引起的Q点重力加速度异常。

(2)如果发现在水平地面上半径L的范围内,重力加速度的异常值在和(k > 1)之间变化,重力加速度异常的最大值出现在半L范围的中心,如果这种异常是由于地下存在一个球形空空腔引起的,则尝试寻找球形/]空腔的深度和/[/k0。

这是标准答案,但这个答案也解释了完成法的应用,但你有什么疑惑吗?我认为最大的一个。

2.分割法(二次检查法)

分割规则适用于形状不规则的不规则物体,但可以分为几个规则的几何物体。(由于分割方法比较复杂,调查较少,这里就不详细展开了。)