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自由落体运动公式总结(自由落体定律与地球物理区别太大)

100人浏览   2024-11-14 10:11:48

自由落体运动是自然界最常见的物理现象,是物理学永恒的主题,地球人从亚里士多德到伽利略、再到牛顿至爱因斯坦,都有其观点和著述,下面来研究一下自由落体运动的描述和计算,它与地球物理学作比较,看看那个更完美。


第(10.1)自由落体运动的轨迹点方程

自由落体运动的轨迹点方程如下:

(10.1.1)


第一个等式表示:自由落体运动初始位置点核心距离为R,对应位置点的重力加速度为g,则其关系式等于共核常量q;

第二个等式表示:自由落体运动任意一个轨迹点的核心距离为R1,相对核心的下落速度是v1,该位置点的重力加速度是g1,则其关系式等于共核常量q;

第三个等式表示:自由落体运动任意一个轨迹点的核心距离为R2,相对核心的下落速度是v2,该位置点的重力加速度是g2,则其关系式等于共核常量q;

第四个等式表示:若自转天体的地面半径是r,逃逸速度是V0,则其关系式等于共核常量;

自由落体运动轨迹点方程的源自自由落体运动定律,即:

宇宙内任意一个自转天体上,其自由落体运动路径上任意轨迹点的共核常量恒等。

自由落体运动轨迹点方程从以下五个方面来理解:

一是初始点相对核心速度为零时,在共核系任何空间位置点上的重量加速度平方与核心距离的乘积是一个常量,即等于共核常量;

二是在下落过程中,任意轨迹点的下落速度平方与核心距离的乘积的一半叫做动能量,其重力加速度与核心距离平方的乘积叫做势能量,那么:

自由落体运动中任意轨迹点的动能量与势能量之和等于共核常量。

三是自由落体运动中,当下落速度为零时,即为初始点,其势能量等于共核常量;

四是自由落体运动终点下落速度的速度极值(最大速度)一定小于或等于其地面逃逸速度。

例如,以地球为例,若地球半径为r约为6378km,则表示地面上一切自由落体运动物体着地速度都将小于或等于地球的地面逃逸速度V0约为11.2km/s,无论从离地面多高的地方下落,其速度都不会超过11.2km/s。

五是自由落体运动中任意轨迹点的重力加速度是变化的,而非定值或取近似值;

外星人的重力加速度的计算公式是:

(10.1.2)


该公式表示在自转天体上任意空间位置点的重力加速度g与核心距离平方成反比,q为以核心天体的共核系共核常量。

自由落体运动与质量有关系吗?

地球人亚里士多德认为跟质量有关,认为质量越大,降速越大;而伽利略认为与质量无关,大小铁球从同一高度下落同时着地;而牛顿认为与核心天体质量有关,核心天体质量越大,重力加速度就越大,则下落速度就越快,例如:同质量的物体在月球降速慢,地球快;

自由落体运动是惯性运动,其任意轨迹点的共核惯量守恒,有共核惯量守恒方程:

(10.1.3)


共核惯量守恒方程表示自由落体运动是不受任何外力作用下的一种共核惯性运动,因此其共核惯量在任意时刻轨迹点上的共核惯量既不会增加,也不会减少,表现出守恒,因此有共核惯量守恒方程。

当质量确定,约去质量,就是共核常量恒等方程。

当然,要全面完整理解外星人自由落体轨迹点方程,还需要理解共核惯量守恒定律和共核常量恒等方程。

第(10.2)共核惯量守恒定律与共核常量恒等方程

如果问外星人物理学里最重要的物理定律是什么?回答必然是共核惯量守恒定律。

共核惯量守恒定律的基本内容是:

在不受外作用下的共核系中,作共核运动的质量物体其共核惯量不会增加,也不会减少,将作永恒的共核惯性运动而保持共核惯量守恒,其共核系空间所有形式的共核惯性运动中任意时刻轨迹点上的共核常量恒等、共核惯量守恒。

把相对一个核心(点/轴)为参照系的运动叫做共核运动;

以同一个核心为参照系作共核运动的所有质量物体,叫做共核系;

把作共核运动的质量m、核心距离R和速度V平方的乘积,叫做共核惯量;

共核惯量的表达式就是:

(10.2.1)


以地月共核系为例,来理解共核惯量守恒定律:

月球及人造地球卫星绕地心公转;地球上的一切质量物体绕地轴自转;质量物体作自由落体运动是以地心为参照的渐近直线运动;那么这些运动都是以地心或地轴为核心的共核运动;这样,地月系所有质量物体就构成地月共核系。

把地月系看成是不受外作用的独立共核系,事实上,地月共核系确实可以看成是一个不受任何外作用下的共核系,当然不要考虑引力,因为外星人物理学里没有引力概念,更不认可超距的质量引力存在,因为有了共核惯量守恒定律,引力学说是多余而不靠谱的。

那么,月球绕地球公转、地球自转和苹果落地的自由落体运动,都是不同形式的共核惯性运动,它们运动路径上任意轨迹点的共核常量恒等,即:

①在公转运动中:任意时刻轨迹点上的公转瞬时速度平方与核心距离的乘积是一个常量,即共核常量q:

(10.2.2)


显然,不同的共核系有不同的共核常量值。

在共核太阳系中,表示所有行星轨道及其轨道上任意轨迹点的公转瞬时速度平方与核心距离的乘积,始终恒等于太阳系共核常量。

②在自由落体运动中,如(10.1)所述的自由落体轨迹点的运动方程,即:

(10.2.3)


(1)式是地月共核系空间自由落体运动轨迹点方程,而(2)是太阳共核系空间自由落体运动轨迹点方程。

③在自转运动中,地面任意位置点有共核常量恒等方程:


(10.2.4)

(1)式表示,在地球地面上任意位置点的地面重力加速度g,地面位置点的核心距离R,自转速度v,自转轴距离d的数学关系式等于地月共核系常量;(2)式是太阳系太阳自转常量表达式。

这样,共核系空间中的公转、自转、自由落体都是共核惯性运动,虽然共核运动的形式不同,运动路径不同,但其任意时刻轨迹点上的共核常量是恒等的,这样,就有共核常量恒等方程:

(10.2.5)


共核常量之所以恒等,是因为共核惯量守恒,即有共核惯量守恒方程,即:

(10.2.6)


这样,天体运动中,公转、自转和自由落体运动就实现了统一,这些运动都是共核系不同形式的共核惯性运动,是因为共核系的中的质量物体必须保持一种或多种形式的共核惯性运动来实现共核惯量守恒。

公转运动是通过保持永恒公转来保持其共核惯量守恒;

自由落体运动是通过渐近核心,无限接近地面作加速直线运动来保持共核惯量守恒;自由落体运动是具有共核惯量的质量物体的自发运动,从而实现保持共核惯量守恒,显然没有受到任何力的作用,所谓的地球的引力是虚构的;

自转是作自由落体运动的物体抵达地面后,因为地面阻挡而无法继续作自由落体运动,因此转化为自转运动而具有自转惯量,同时保留其位置点的势能惯量,其自转惯量和势能惯量和等于共核惯量,以此保持共核惯量守恒。

因此,自转可以看成是同时具有自转和自由落体运动的共核惯性运动。

这样,就诠释了天体为什么会永恒的公转、自转和自发的作自由落体运动的原因。

为了论证,列出太阳系各个行星的共核常量恒等与共核惯量守恒值表(10-2-1):


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