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第71章 什么是重力

重力是一个非常重要的物理学概念,用字母G表示。重力的方向是竖直向下的。地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比,用关系式表示就是G=mg。通常在地球表面附近,g值约为9.8牛/千克,意思是质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛。

不过目前国内外各种课本和参考书对重力的定义并不一致。大致可以分为以下3种:

第一种定义:地球对物体的引力称为重力,重力就是由于地球吸引而使物体受到的力。

这个定义很明确,重力就是指地球对物体的万有引力,其方向就是地球对物体引力的方向,即指向地球中心。按照这个定义,重力就成了引力的同义词。但是,这个定义只有在不考虑地球自转所引起的效果时才有意义。

第二种定义:地球对地球表面附近物体的引力称为重力。

这个定义的特点是加了“表面”、“附近”这类限制词。那么“表面”、“附近”有怎样的作用呢?如果只是一个区域性概念的话,那就是说只有地球表面附近的引力才能称为重力,除此以外,就只能称为引力。那么,到底距离地球表面多远才能算是“表面”、“附近”呢?物理学上一般认为距离地表大约2000米的范围以内,算是附近。

第三种定义:质点以线悬挂并相对于地球静止时,质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下,其大小在数值上等于质点对悬线的拉力;实际上,重力就是悬线对质点拉力的平衡力;物体在地球表面附近自由下落时,有一竖直方向的重力加速度g,产生此重力加速度的力称为重力。

这种定义分别从静力学形式和动力学形式给出了重力的“操作性定义”,并且暗示了重力不是纯地球引力,而是把地球自转影响考虑在内的地球引力和物体随地球绕地轴转动所受的向心力之差。美中不足的是这种定义没能明确表达出重力的主要本质,即“地球引力”这一本质因素。

因此,以上三种关于重力的定义都不够确切。综上所述,重力比较确切的定义应该是:随地球一起转动的物体。所表现出的、所受地球的引力,称为物体的重力。根据这个定义,我们可以看出,重力的内涵主要包括以下几个方面:

重力的本质来源是地球的引力;重力是一个表观的概念,是物体随地球一起转动时受到地球的引力;重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差;重力的方向总是竖直向下的;重力是由于地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的引力。