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能在太空飞船中制造重力吗

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解决时间 2021-03-11 13:44
能在太空飞船中制造重力吗
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理论上在太空飞船中可以用自飞船自转的方式产生的离心力充当重力。
离心力是一种虚拟力,是一种惯性力,它使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里,离心力曾被用于表述两个不同的概念:在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力,向心力的平衡。在拉格朗日力学下,离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力。
在通常语境下,离心力并不是真实存在的力。它的作用只是为了在旋转参考系(非惯性参考系)下,牛顿运动定律依然能够使用。在惯性参考系下是没有离心力的,在非惯性参考系下(如旋转参考系)才需要有惯性力,否则牛顿运动定律不能使用。
相对转动的非惯性系中的物体,所受离心力为F=mω^2r,只要把旋转速度ω调整到一个特定的值,使F/m等于重力加速度,就可以在飞船边缘的物体上产生一个和重力相等的力。很多电影和小说就是采用这种方式在太空飞船上制造重力,在理论上可以实现。
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重力是身体对体重计产生的压力,在太空中,通过让航天器转动,可以产生人工重力。但太空飞船不适合转动,目前所设想的未来的空间站将会是一个半径很大的圆圈,通过绕圆心转动,在圆圈上就有了重力。可以看看电影《2001太空漫游》。
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