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重力加速度纬度变化推导图解(重力加速度的推导过程)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-11-11 03:44:56作者:YD166手机阅读>>

概要:

重力加速度的测量方法很多,但测量精确值小,对高空、复杂地面和地内的重力加速度几乎无法测量,而物理界对于重力加速度的产生机制也不完全清楚,更没有完整的理论计算公式,现有公式计算出来的结果与实际不符,特别是关于地面和高空任意位置点的重力加速度的计算还是空白和争论。

为此,本篇引入共核惯量守恒定律,将从共核惯量守恒定律的内容出发,探讨了引力本质,并以天体运动的共核常量恒等方程为依据,推导出从地面到空中的重力加速度的完美计算公式。

引言:

物理学中的重力加速度是一个非常重要的参数,对于一般人只知道其大小约等于9.8米每秒平方,要知道,这仅仅是物体处于地面时的近似值,这仅适用于低空地面对计算要求不高时才可用。

重力加速度在地面上的各个位置几乎都是不等的:赤道小,两极大;山上小,山下大;高空小,海面大;而所有近地面的数值差别都不大,但随地面高度的增加则迅速变小,到了月球高度已经非常的微弱。

因为重力加速度神秘莫测的变化,使得地面上任意位置点和高空中的等质量物体的重量是不相等的,几乎每个地方每个位置点都有差别。

重力加速度的测量方法非常多,世界上最早测量的人是伽利略,采用的是的斜面测定法,现代物理学有自由落体运动时的打点计时法,质量与重量测定计算法,单摆法等等。

那么,对于高空、地球内部和地理极其复杂的地面如何测量呢?回答是很难。

那么,有没有计算任意高度或地面任意地点的计算公式呢?回答是没有。

这就是重力加速度的神秘莫“测”。

地球各个位置点的重力加速度为什么不相等呢?影响重力加速度的因素有哪些呢?

到目前为止,认为影响重力加速度的因素,公认的主要因素是地面的海拔高度、自转速度和地球纬度。

还有很多学者认为其与地球位置点的地质、地形有关,甚至与位置点的地内矿物成分有关,但这些说法都没有得到任何依据证明,仅停留在猜想阶段。

这些都属于重力加速度的不解之谜,但是今天可以通过共核惯量守恒定律来解决这些难题。

1重力加速度的共核惯量守恒定律的计算公式的推导1.1共核惯量守恒定律的内容

共核惯量守恒定律的内容是:

在所有不受外作用下的独立共核系,一切质量物体将相对一个中心点或轴作永恒的惯性运动,且其路径上任意轨迹点上的共核惯量始终守恒不变。

把在共核系作共核运动的物体质量、核心距离和运动速度平方的乘积,就叫做共核惯量,即:

重力加速度纬度变化推导图解,重力加速度的推导过程(1)

(1.1.1)

共核运动是不受任何外力作用下的惯性运动,共核惯量表示共核惯性运动的惯量大小。

把相对一个中心点或轴的运动,叫做共核运动,例如,地球自转就是绕地轴运动;自由落体是趋向地心运动;直线运动是相对地轴的平移运动,行星公转是绕日心运动,这些都是共核运动。

中心点或轴简称核心,那么相对核心运动的所有质量物体就构成共核系。

例如:地球绕自转轴自转构成地球自转共核系,月球绕地心公转构成地月共核系,而所有行星绕日心公转构成共核太阳,自由落体的质量物体与核心天体构成一个共核系。

任意一个相对核心运动的质量物体所构成的共核系,在不受任何外界作用下,将相对核心作永恒的惯性运动,其任意轨迹点上的共核惯量始终守恒,并有确定的守恒共核惯量,这就是共核惯量守恒定律的核心内容。

1.2共核惯量守恒下的公转运动

在共核惯量守恒定律下,公转、自转和自由落体运动都是不受任何外力作用下的共核惯性运动,

因为这三种运动中,质量物体在任意时刻的运动路径上的任意轨迹点始终保持共核惯量,这是共核惯性运动的基本特征。

以地月共核系为例:月球公转轨道椭圆上的任意一个非对称轨迹点的核心距离是不等的,线速度也是不等的,但是,任何轨迹点的共核惯量是守恒的,月球轨道上任意轨迹点的公转速度的平方与核心距离的乘积是一个常数,这叫地月系共核常量,即

重力加速度纬度变化推导图解,重力加速度的推导过程(2)

(1.2.1)

这是地月系一个非常重要的参数,不仅仅是月球公转轨道任意轨迹点的共核常量,也是所有地球不同轨道上的卫星的共核常量参数,这与卫星质量和空间轨道的位置无关。

在共核太阳系中,所有行星在不同轨道的任意轨迹点上,其速度平方与核心距离的乘积始终也是一个常量,这叫做共核太阳系的常量,即:

重力加速度纬度变化推导图解,重力加速度的推导过程(3)

(1..2.2)

如下图表(1-2-1),表示在共核太阳系中,不同轨道上远近点的行星共核常量是恒值。

重力加速度纬度变化推导图解,重力加速度的推导过程(4)

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