地心的吸引力

地心的吸引力

是什么使卫星保持在空中？这种玩具制作起来很容易，用起来也很有趣，而且还证明了一个很重要的概念。

“重力”是指地心引力作用于物体质量（物质的多少）产生的力。在月球上，物体的质量与其在地球上是一样的，但其重力却小得多，因为月球的引力不像地球的那么大。如果我们在太空中漫步，必须面对的问题之一就是地心引力很小或没有的情况。在地心引力为零的情况下，很多活动都难以进行（例如：当你和食物都在空中飘来飘去时，是很难把它们吃进去的）。肌肉也很快地衰弱，时间长了，就永远也无法复原了。

材料：

书；笔；细硬的管子（如麦秆、吸管、圆珠笔管）；细绳；小球；橡皮或螺帽（或任何可以用来作重物的东西）；胶带——任选；椅子。

步骤：

1.抓住一本书，松手，会发生什么情况？地心引力把它向下拉。一手拿书，一手拿笔，同时松手，两样东西哪样先碰到地面？进行该实验时，要保持一定的高度（如站在椅子上）。

2.把一段绳子（大约1米长）穿到一个管子里，然后在两头各系上一个重物，要确保绳子把重物系牢了，有必要的话可用胶带。如果重物飞出来会很危险。

3.上方的物体代表卫星，下方的代表地心引力。让卫星旋转起来。下方的物体上升了吗？你能否做到既使卫星旋转又使下方物体保持不动？也就是当卫星旋转时，下方的物体既不向上移动，也不向下移动，这需要反复练习，要想保持一定的“轨道”，由卫星自转引起的向外的拉力，必须与地心引力（下方的物体）保持平衡。

4.改变“轨道”的半径（如，使卫星沿较大的圈旋转），这种情况下，要想使下方的物体保持水平，卫星的速度应加快还是减慢？

5.如果上方的物体或下方的物体质量增加（如，系上两个物体代表卫星或两个代表地心引力），会出现什么情况？

哪种质量组合使我们不得不加快卫星的速度以使其处于稳定的“轨道”中呢？

话题：力　地球　行星

“地心引力”就是把物体向地心拉的力。不论物体的大小、质量如何，地心引力对所有的物体都施以均等的力。其它天体（如其它小行星或月球）也会施加重力，重力的大小取决于天体的质量。万有引力帮助人造卫星及自然的卫星保持在各自的轨道上（例如：月亮绕着地球转，地球绕着太阳转）。

人造卫星是基本上能自控的星体，带有传感器、一个用来收集、存贮及传送信息的中心数据处理器、讯号发射和接受装置以及由太阳能吸热板和太阳能电池组成的供电系统。当人造卫星绕地球旋转时，地球的万有引力阻止了它脱离轨道进入太空。火箭给卫星施给初始动力，使之进入太空，卫星在轨道上运行的速度使之得以停留在太空中。与此同时，地心引力一直对卫星施以拉力，使之保持在圆形轨道上的运动。卫星必须有一个最合适的沿轨道旋转的速度；否则它就会被拉得离地球越来越近，卫星离地球越近，地球对其产生的引力也就越小。由于引力小了，卫星就可以比较低的速度沿轨道旋转而不至于被拉回到地球上。

教你一招

地心引力

地心引力（Gravity），一切有质量的物体之间产生的互相吸引的作用力。地球对其他物体的这种作用力，叫做地心引力。其他物体所受到的地心引力方向向着地心。这是由于地球自转造成的，地球自转会产生一个叫地转偏向力的力。在北半球它使物体在运动时方向向右偏；在南半球它使物体运动时方向向左偏，所以在北半球是逆时针，在南半球的话就是顺时针，根据牛顿的万有引力定律，任何有质量的两种物质之间都有引力。

地球本身有相当大的质量，所以也会对地球周围的任何物体表现出引力。拿一个杯子举例，地球随时对杯子表现出引力，杯子也对地球表现出引力。地球的质量太大了，对杯子的引力相对自身质量来说也就非常大，加速度也就比较大，所以，就把杯子吸引过去了，方向，就是向着地球中心的方向，这个力就是地心引力。

重力并不等于地球对物体的引力。由于地球本身的自转，除了两极以外，地面上其他地点的物体，都随着地球一起，围绕地轴做匀速圆周运动，这就需要有垂直指向地轴的向心力，这个向心力只能由地球对物体的引力来提供，我们可以把地球对物体的引力分解为两个分力，一个分力F1，方向指向地轴，大小等于物体绕地轴做匀速圆周运动所需的向心力；另一个分力G就是物体所受的重力。其中F1=mw2r（w为地球自转角速度，r为物体旋转半径），可见F1的大小在两极为零，随纬度减少而增加，在赤道地区为最大F1max。因物体的向心力是很小的，所以在一般情况下，可以认为物体的重力大小就是万有引力的大小，即在一般情况下可以略去地球转动的效果。