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01

引言

重力和引力,，是我們生活中經常聽到的兩個詞匯。

很多人認為重力就是引力,，這兩個概念是一個意思——但這種想法并不正確,。

今天宇宙君就來把它們放在一起，細細講解,，看看這兩個概念究竟有何不同,。

02

先說引力

引力又被稱為萬有引力，這是因為任意兩個物體或者粒子之間都存在著引力,。

引力是宇宙中四種基本相互作用力之一,，其余的三種分別是：強力，弱力和電磁力?，F(xiàn)在弱力和電磁力已經被統(tǒng)一到了一起了,，但是我們還是習慣說四種基本相互作用。

引力是四種相互作用力中最弱的一種,，兩個質子間的萬有引力只有它們間的電磁力的1/（1.235*10的36次方）,，即1.235萬億億億億分之一。

引力的大小,，可以用牛頓的萬有引力定律來計算：

引力形成的原因,，目前來說科學界并無定論。其中最具說服力和想象力的是廣義相對論,，認為萬有引力是由于時空彎曲而產生,。

簡單來解釋一下吧：眾所周知，兩點之間線段最短，這是在平面幾何中的公理,；這線段就是短程線,。然而，在被彎曲的四維時空里,，短程線也被彎曲了,，所以產生了引力這種效果。

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再說重力

重力是我們從初中階段就開始學習的力,，也是最重要,、最常見的力之一。但是,，國內外各種書籍對重力概念的定義不盡一致,，基本上分為以下幾類。

為了突出重點,，我把文字用圖片表示出來了,，紅色為重點信息。

這些概念如果看的不太明白,，也沒關系,，下面會把以上概念再分成兩類：

第一類說法：重力就是引力——地球對物體的吸引產生的力。（包括上圖中的第1,，第2,，第5）

第二類說法：重力是某個力的平衡力——比如懸線的拉力，地表的支持力等或是自由落體加速度效果的產生原因,。（包括上圖中的第3,，第4）

這兩種說法在某種程度上都是對的，只是看待重力的精細程度不同而已,。

第一種說法,，其實是非常粗糙的；而第二種說法,，則更接近本質,。

從第二種說法來看，重力和引力是不同的,。

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重力和引力的關系

通常所指的重力是由于引力而產生的,，重力是引力的一部分；但我們也聽過人造重力,，這種重力的產生不是由于引力,，而是由于運動。

重力是一種作用效果,，所謂的效果,，其實就一種感覺,。

而引力是與距離和質量相關一種基本作用，這種作用有著嚴格的計算方法（萬有引力）,。

但是，我們要知道,，一個力的大小和一個力的作用效果之間并不是那種直接明了的關系,，還和很多其他要素有關。

比如同樣一個力,，作用在不同質量的物體上,，產生的加速度（其實就是作用效果）就不同；同樣的力,，作用在不同運動的物體上,，產生的效果也不同。

所以,，重力是引力的一種作用效果,，這種效果不止跟引力有關還和其他因素有關——比如地球自轉；

產生重力的效果,，不僅僅只能依靠引力,，還可以依靠運動——比如，坐在一個做圓周運動的空間里,，會產生和重力一樣的作用效果,。

下面通過進行具體的計算來分析和說明。

05

考慮地球自轉,，具體計算分析

我們隨著地球一起自轉,，這個轉動速度是非常快的,，約430米每秒,，已經超過聲速了。

因此,，我們會需要一個力來維持這種圓周運動,，這個力，通常被稱為向心力,。

向心力并不是一種具體屬性的力,，而是一種效果力，這里在不影響說明的情況下,，姑且把它稱為一個力,。

這個力的大小可以用向心力公式來計算：

我們在地球表面，受到地球的萬有引力是：

那么,，真正我們感受到的效果,，也就是感受到的重力是：

也就是說,，引力的一部分，提供了我們隨著地球做圓周運動的向心力,；另一部分,，讓我們產生了重重的感覺——即產生了重力。

由于F向只有F引的3%~4%,，所以,，在不精確的分析中，我們認為G=F引,，即重力等于引力——這就是為什么很多人混淆這兩個概念的原因,。

進一步分析

如果，向心力變大了,，比如地球自轉的速度增大了,，此時引力是不會變化的，那么重力就會減少,。

根據(jù)上圖中的式子,，這是顯而易見的。

我們想象一下極限情況,，當向心力等于引力時,，重力就變?yōu)榱?，也就是我們完全失重了,！

我們會飄在空中,，而不會像現(xiàn)在這樣緊緊貼在地面上——其實，空間站中的宇航員,，就是處于這種狀態(tài),，他們的引力依然存在，和地面差不多大,，但是重力完全為零——因為他們隨著空間站一起,，繞地球高速飛行，向心力等于重力了,。

對了,，要達到這種“向心力等于引力，重力變?yōu)?”的速度,，就是我們常說的第一宇宙速度,，大小約為8公里每秒鐘。

06

自由落體和圓周運動

下面再來分析運動對重力的影響,。

第一,，自由落體：

當我們做自由落體運動時，由于只受到引力的作用,，所以全部的加速度都來源于引力,。

這個加速度同樣包括“隨地球自轉的圓周運動向心加速度”和“相對地面的自由落體加速度”,。

這兩個加速的效果，占用了全部的引力,，所以,，重力也是為0——因此，自由落體運動也是一個完全失重的狀態(tài),。

第二,，加速運動：

為了產生重力的效果，其實不一定需要引力,，加速運動同樣可以做到。

當你坐在一個飛船里,，朝著一個方向加速度的時候,，你會感覺（或者說需要）來自于飛船的支持力，這個支持力維持了你的加速運動狀態(tài)——也讓你產生了重力的感覺,。

同樣,，當你坐在一個轉動的飛船里，向心加速度也會產生重力的效果,。

以上兩種情況,，可以看出運動對重力的影響。

06

結語

經過上面的講解,，相信各位讀者對重力和引力的關系,，已經有了較為清晰的認識。

這里簡單總結一下：

重力是一種效果力,，可以來源于引力,，也可以來源于運動；

通常說的重力和引力,，由于大小差不多,，所以被混為一談了；

引力的本質還未探明,，但是廣義相對論對引力的解讀目前最為流行,。

（完）

參考資料：

1. 百度百科：萬有引力

2. 《費曼物理學講義》

3. 《蘇格爸的奇妙物理》

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