牛顿怎么证明万有引力的呢??
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解决时间 2021-06-03 19:34
- 提问者网友:听门外雪花风
- 2021-06-03 08:54
牛顿怎么证明万有引力的呢??
最佳答案
- 五星知识达人网友:天凉才是好个秋
- 2021-06-03 09:05
是苹果落地导致牛顿发现万有引力吗
美国哈佛大学科技史教授柯亨不久前撰文,对苹果落地的故事表示怀疑。柯亨引证史料,说明牛顿走向万有引力理论的重大一步是在1679年末到1680年初。 1679年 11月24曰,胡克写信给牛顿,向他介绍一种分析曲线运动的新方法。胡克聪明地看到,物体沿曲线轨道的运动有两个分量,一个是惯性分量,一个是向心分量。惯性分51量势必沿曲线的切线方向作直线运动,而向心分量则总是拉物体偏离惯性的直线轨道。月球运动的稳定轨道就是这两个分量互相匹配,使得月球既不会沿切线方向跑掉,又不会螺旋式地接近地球。笛卡儿认为物体作曲线运动只是运动物体企图逃离中心的力造成的,但实际上没有这样的力存在。胡克信中请牛顿对这个假设提出意见或评论。这个假设显然是牛顿后来把曲线运动分解为一个惯性分量和一个向心分量这种想法的入门。因为在此之前,牛顿还常常用笛卡儿的离心力来描述运动。胡克在信中还大胆提出,将行星吸向太阳的向心力大小,与两星之间的距离平方成反比。由于胡克缺乏牛顿的数学才能,因此他不能再往前进,不能由直觉的预感与猜想,飞跃到严格的科学结论。
11月28曰,牛顿回信说,在未读胡克的来信之前,他没有“听到过您的把行星的天体运动看作沿曲线切线方向的直线运动”以及被“吸引”向太阳的运动两者“所合成之假说”。随之牛顿立即把自己的研究课题换成:地球自转对自由落体的影响。但是他却不正确地描绘了自由落体物体的路径是一条螺线。胡克发现了牛顿的错误,在12月9曰的信中指出,自由落体物体的路径“将类似一个椭圆”。12月13曰牛顿谨慎地答复了胡克对他的指正,但并没有对胡克提出的行星运动是“圆周运动”的分析发表什么意见。胡克并不灰心,在1680年1月6曰的信中重述了向心吸引力与距离平方成反比的定量的假设,而且说明他的这种分析“十分清楚而正确地说明了天象”。牛顿仍未作答复。1月17曰胡克发了一封简短的补充函件,请牛顿找出:一个中心引力使物体偏离它的惯性轨道作曲线运动,当力与距离平方成反比时,曲线是怎样的,它的性质及造成的原因是什么?
牛顿几乎就是按照胡克的思路去做的。但他一直没有把证明的结果告诉胡克或任何人。直至1684年8月,著名天文学家哈雷来访,说起他和雷恩都不能解决行星运动这个问题,胡克虽声称他已解出,却拿不出一个公式。牛顿听了以后,马上回答:“是椭圆。”哈雷问他怎么知道的,牛顿回答:“我算出来的。”经哈雷敦促,牛顿为皇家学会写了《论运动》,详细谈了他的计算过程。
应该说,牛顿在其大约是1684年11月写成的《论运动》的初稿中,还未建立万有引力这一概念。这时,牛顿还没有领悟太阳吸引每个行星,每个行星还要吸引太阳,而且行星间也互为吸引。不久,牛顿发觉了反作用定律的重要意义,1684年12月在他完成的《论运动》的修改稿中已用相互作用来描述行星运动。1685年春季,牛顿全力以赴地完成了《自然哲学之数学原理》初稿,才完整地得出一切物体以万有引力互相作用的理论。在牛顿发现万有引力以后,胡克声明是他向牛顿建议采用了“与距离平方成反比的万有引力定律”。很多历史学家也同意胡克的看法。
牛顿说过他是站在巨人的肩膀上才发现万有引力的,但牛顿毕竟比巨人们看得更远。胡克只提出了行星与太阳的关系问题,而牛顿提出的万有引力定律适用于宇宙间一切物体。这一质的飞跃是胡克的学识所难以达到的。后来,牛顿却想否认胡克曾给予他以提示。他于1717年编撰了一段苹果落地的故事,把他对万有引力定律的研究提早20年,变成了17世纪60年代的事。不过这个故事牛顿从来没有发表过,只把它写在一封给法国作家皮埃尔·德·梅佐的信的草稿内,而且又把它勾去。但是后人却将这个故事传开来。
美国哈佛大学科技史教授柯亨不久前撰文,对苹果落地的故事表示怀疑。柯亨引证史料,说明牛顿走向万有引力理论的重大一步是在1679年末到1680年初。 1679年 11月24曰,胡克写信给牛顿,向他介绍一种分析曲线运动的新方法。胡克聪明地看到,物体沿曲线轨道的运动有两个分量,一个是惯性分量,一个是向心分量。惯性分51量势必沿曲线的切线方向作直线运动,而向心分量则总是拉物体偏离惯性的直线轨道。月球运动的稳定轨道就是这两个分量互相匹配,使得月球既不会沿切线方向跑掉,又不会螺旋式地接近地球。笛卡儿认为物体作曲线运动只是运动物体企图逃离中心的力造成的,但实际上没有这样的力存在。胡克信中请牛顿对这个假设提出意见或评论。这个假设显然是牛顿后来把曲线运动分解为一个惯性分量和一个向心分量这种想法的入门。因为在此之前,牛顿还常常用笛卡儿的离心力来描述运动。胡克在信中还大胆提出,将行星吸向太阳的向心力大小,与两星之间的距离平方成反比。由于胡克缺乏牛顿的数学才能,因此他不能再往前进,不能由直觉的预感与猜想,飞跃到严格的科学结论。
11月28曰,牛顿回信说,在未读胡克的来信之前,他没有“听到过您的把行星的天体运动看作沿曲线切线方向的直线运动”以及被“吸引”向太阳的运动两者“所合成之假说”。随之牛顿立即把自己的研究课题换成:地球自转对自由落体的影响。但是他却不正确地描绘了自由落体物体的路径是一条螺线。胡克发现了牛顿的错误,在12月9曰的信中指出,自由落体物体的路径“将类似一个椭圆”。12月13曰牛顿谨慎地答复了胡克对他的指正,但并没有对胡克提出的行星运动是“圆周运动”的分析发表什么意见。胡克并不灰心,在1680年1月6曰的信中重述了向心吸引力与距离平方成反比的定量的假设,而且说明他的这种分析“十分清楚而正确地说明了天象”。牛顿仍未作答复。1月17曰胡克发了一封简短的补充函件,请牛顿找出:一个中心引力使物体偏离它的惯性轨道作曲线运动,当力与距离平方成反比时,曲线是怎样的,它的性质及造成的原因是什么?
牛顿几乎就是按照胡克的思路去做的。但他一直没有把证明的结果告诉胡克或任何人。直至1684年8月,著名天文学家哈雷来访,说起他和雷恩都不能解决行星运动这个问题,胡克虽声称他已解出,却拿不出一个公式。牛顿听了以后,马上回答:“是椭圆。”哈雷问他怎么知道的,牛顿回答:“我算出来的。”经哈雷敦促,牛顿为皇家学会写了《论运动》,详细谈了他的计算过程。
应该说,牛顿在其大约是1684年11月写成的《论运动》的初稿中,还未建立万有引力这一概念。这时,牛顿还没有领悟太阳吸引每个行星,每个行星还要吸引太阳,而且行星间也互为吸引。不久,牛顿发觉了反作用定律的重要意义,1684年12月在他完成的《论运动》的修改稿中已用相互作用来描述行星运动。1685年春季,牛顿全力以赴地完成了《自然哲学之数学原理》初稿,才完整地得出一切物体以万有引力互相作用的理论。在牛顿发现万有引力以后,胡克声明是他向牛顿建议采用了“与距离平方成反比的万有引力定律”。很多历史学家也同意胡克的看法。
牛顿说过他是站在巨人的肩膀上才发现万有引力的,但牛顿毕竟比巨人们看得更远。胡克只提出了行星与太阳的关系问题,而牛顿提出的万有引力定律适用于宇宙间一切物体。这一质的飞跃是胡克的学识所难以达到的。后来,牛顿却想否认胡克曾给予他以提示。他于1717年编撰了一段苹果落地的故事,把他对万有引力定律的研究提早20年,变成了17世纪60年代的事。不过这个故事牛顿从来没有发表过,只把它写在一封给法国作家皮埃尔·德·梅佐的信的草稿内,而且又把它勾去。但是后人却将这个故事传开来。
全部回答
- 1楼网友:山河有幸埋战骨
- 2021-06-03 11:53
因为有panda,所以牛顿来证明万有引力!呵呵
- 2楼网友:罪歌
- 2021-06-03 10:13
万有引力的发现过程
小时后,老师告诉我们,牛顿是因为有一天坐在苹果树下打瞌睡,被树上成熟的苹果掉下来打到,就让他发现了万有引力的存在。当然,这只是儿童版的「童话故事」。如果牛顿真那麼天才,他能够「看的到」万有引力的存在,而我就只会把苹果捡起来吃,我想今天我是不会来教各位物理的,我也会没那个勇气来当个科学家了。因为天才身边总是会有奇迹发生。或许苹果落地事件是一个重要的刺激,可是只凭一个单一的刺激是不可能有这麼一个大的发现。
好了,我们该回来到成人版的故事了,到底牛顿是怎麼发现万有引力的存在呢?在谈论万有引力发现的事件时,对於当时天文学及力学的发展情形也得有一些说明,才能了解当时代科学的背景,以及它是如何影响刺激牛顿发现万有引力。
有关力学:
牛顿了解伽利略早先所发展出来的惯性观念,他知道在不受外力作用的情形下,动者恒做等速度直线运动。他也知道若一个运动中物体的速率或运动方向有了变化,其中必定有力的作用。当时的牛顿,受到天文学家哥白尼提出的「地球绕日的圆形轨道」的影响可能正对月亮的运行轨迹不是直线、是绕著地球的圆形轨道而深感困惑。但是他已知道,由海更士提出「一物体要作圆周运动需要施一个向中心的力量」的理论。由天文看,行星绕太阳运动也应需要一向心的吸引力量,可是,这个力到底是什麼?
有关天文学:
西元1543年哥白尼提出天体运行论,以太阳为诸行星的运转中心和地球自转来解释星象,对人类以自我为中心的宇宙观作了一个革命性的改变。其后克卜勒分别在西元1609年提出行星运行第一定律「运行的轨道为椭圆,太阳位在椭圆的一焦点上」及第二定律「等面积定律;行星与太阳连线在相同的时间内,扫过的面积相同」及西元1619年提出的第三定律「周期定律;行星周期T的平方正比於轨道平均距离的立方」这三个定律揭示出几个问题:
1. 轨道可以是圆的,也可以是椭圆的,什麼样的作用方式,可以形成这样的轨道运行呢?
2. 太阳处於椭圆一焦点上,显示行星是绕著太阳的,是什麼力量使它们绕著太阳转呢?
3. 由周期与轨道半径的关系(周期平方正比於轨道半径三次方),这又意味著是什麼作用的方式所形的呢?
牛顿的伟大,就是看出了月亮是一直朝著地球「掉落」的,道理就和苹果的掉落相同。他推论月亮与苹果掉落的原因,都是由於地球重力在拉的结果。
掉落中的月球
牛顿又进一步发展他的想法。他比较了掉落中的苹果与掉落中的月亮,后来牛顿了解到,如果月亮没有朝著地球掉落的话,它将会做直线运动,最后则会脱离绕地轨道,所以他认为月亮正绕著地球而掉落(月球可是很认真的掉唷)。因此,月亮必定掉落在那条没受到外力时应该会走的下方。牛顿大胆地假设,月球在重力的吸引下,只是一个绕著地球转的抛体而已。至於月球的切线速度是怎麼来的,可能就是在宇宙大霹雳、创世之时就决定了,而月球的切线速度大小将会决定它绕地球的轨道是圆形、椭圆形、抛物线、双曲线或是撞上地球。
牛顿的万有引力之简单涵义
牛顿并不是发现了重力,他是发现重力是「万有」的。每个物体都会吸引其他物体,而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关。牛顿的万有引力定律说明,每一个物体都吸引著其他每一个物体,而两个物体间的引力大小,正比於这它们的质量,会随著两物体中心连线距离的平方而递减。牛顿为了证明只有球形体可把「球的总质量集中到球的质心点」来代表整个球的万有引力作用的总效果而发展了微积分。然而不管距离地球多远,地球的重力永远不会变成零,即使你被带到宇宙的边缘,地球的重力还是会作用到你身上,虽然地球重力的作用可能会被你附近质量巨大的物体所掩盖,但它还是存在。不管是多小还是多远,每一个物体都会受到重力作用,而且遍布整个太空,正如我们所说的「万有」。
- 3楼网友:你可爱的野爹
- 2021-06-03 09:54
牛顿是1666年开始研究,1686年正式发表 自然哲学的数学原理 正式完整阐述并论证了包括万有引力定律在内的一系列问题。
麦哲伦1519年从西班牙出发,1521年去世,1522年船队返回西班牙完成环球航行。返回后发现航海日志与当地时间相差1天。
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