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从苹果落地发现地球引力你悟出了什么道理(苹果从高处落下他的速度)

导语:理想情况下,一个苹果从无穷远的地方落向地球会达到光速吗?

简单回答:不会达到光速。

即使在理想情况下,不考虑其他星球影响,不考虑阻力因素,一个苹果从无穷远的地方落向地球,最终也不会达到光速,而是会远远小于光速。

自由落体的物体,速度的计算公式为v=gt,仅从公式来看,只要时间一直持续下去,物体的速度就能达到光速,甚至超越光速,但其实这是对公式的误解。

首先,重力加速度g并不是固定不变的,会随着高度发生变化。上面的公式仅适用于距离地面比较近的范围,由于距离地球较近,重力加速度的变化就可以忽略不计。

同时,公式本身仅适用于低速世界,随着速度越来越快,当速度接近亚光速时,就必须考虑到相对论效应带来的影响。

最直接的影响就是质增效应,物体的速度越快,质量就越大。随着速度越来越快,物体的质量会越来越大,再让物体继续加速,就需要更多的能量才可以。

而物体的物体无限接近光速,就需要无穷多的能量才可以做到,即便是整个宇宙的能量都不够用,这显然是不可能的事情。

那么,一个苹果从无穷远的地方,就能无限接近光速吗?

并不是,不但不能无限接近光速,反而比光速要小很多。这是机械能守恒决定的。

苹果掉落的过程,其实就是势能转化为动能的过程,这个过程就是机械能守恒的过程。

引力的作用范围是无限远,相当于在无限远处的动能为零,而机械势能无限大。苹果越是接近地面,加速度就越大,最终达到重力加速度9.8米平方秒。

根据机械守恒定律,在理想情况下,苹果的最终速度也只能是11.2千米每秒。

大家对这个速度是不是很熟悉?没错,这不就是第二宇宙速度吗?这并非偶然,而是必然的结果。

第二宇宙速度是什么?就是逃逸地球引力的速度,其实就相当于以这个速度飞行能飞到距离地球无穷远的地方。

那么如今的过程恰恰是反过来:在无穷远的地方落向地球,最终的速度当然是11.2千米每秒。两个过程其实就是动能与势能的转换,本质上是一样的。

所以说,无论从多远的地方落向地球,最终的速度不但不能超越光速,而且还有极限速度:11.2千米每秒,也就是宇宙第二速度!

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