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关于地球打一个通过球心的洞后,人在里面作自由落体时的运动状态
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wujiren
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原来有个人问:
如果把地球中间垂直打穿一个大洞,一个人从洞里跳下去,最终是不是悬空停留在地心正中?如果是,那经纬360度地球引力同时作用人的身体,人会不会扭曲成粉末?
现给出回答:
不考虑地质等因素,假设地球是一个质地均匀的完美的球体(挖掉的那个洞相对地球的尺寸忽略不计),那么人跳下去(自由落体)后会形成以地球球心为原点的标准简谐振动,当然要忽略空气阻力。
人也不会被撕裂,更不会成粉末,因为力是均匀作用在人的每一个质点上的,每一个质点合力都很小,且质点之间受力大小、方向大致相同,所以不会形成撕裂成粉末的力。
关于间歇震动的解释如下:
假如地球是质地均匀的标准球体,假设地球半径为R,当人在这个洞里距离地心距离为r的一瞬间,在这个瞬间把地球分成两部分,一部分是半径为r的球体,另一部分是地球剩下的部分,即一个半径r以外的壳体(内经为r,外径为R,厚度为R-r),可以运用空间积分学求得壳体在这一瞬间,对人的引力的合力为0(这个最难求,微积分要好一点),也就是说,人在壳体的内表面上,壳体对人的引力合力为0。那么人这一瞬间受到的引力就只有半径未r的球体的引力了。根据外有引力定律,引力和人、球质量积成正比,和(重心)距离的平房成反比,但是质量是和地球半径的3次方成真正比的,所以合起来就是人受到的引力和距离成正比。假如人跳进这个洞是自由落体(即在最远点速度为0,不然会脱离地球一小段,使得那一小段不符合上面的分析),那么就符合简谐振动的定义,即物体在一直线上运动,受到一个指向中心的和物体离中心的距离成正比的力。
关于壳体对内表面上的人的引力为0,这里不方便做过多解释,大家可以采用极限的方法考虑,一是r趋近于0时,那就是在地球球心处,当然引力为零,另一种是r趋近于R,那么壳体质量趋近于0,引力也为0
2008-06-17 17:10:25
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liuhendao
1楼
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不看先顶
2008-06-17 21:16:51
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开心蕃茄
2楼
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哈哈,我也来看看
2008-07-12 06:37:33
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3楼
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哦
2008-07-12 06:43:25
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地球有个洞
4楼
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我来挖洞的。。。
2008-07-12 06:57:56
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匿名人士4154
5楼
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使用照妖镜
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使用水婴之眼
我在想,小JJ在分成无数微粒时是什么感觉
2008-07-12 07:06:26
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力_力
6楼
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这个问题,请参见刘慈欣的科幻小说《地球大炮》
2008-07-12 07:59:57
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猫猫爬架
7楼
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使用匿名符
小时候看的趣味物理学上有这篇文献。。。。
2008-07-12 08:29:20
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捡金B的
8楼
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使用匿名符
过熔岩层的时候你就气化了!!还想到地心??
2008-07-12 08:56:01
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管理员都是纸
9楼
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使用匿名符
你把你的小jj始终指向地心,就能做简谐振动,小jj还能边振动边狂射,很好玩的。
从楼猪的分析,我现在明白为什么这么多所谓的专家了。
2008-07-12 09:15:51
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zjqzeng
10楼
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8L`你没见过`不考虑地质因素吗
2008-07-12 15:21:59
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吕布温酒射貂
11楼
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使用匿名符
肉棒状的人会在长长的洞穴里不断的做周而复始的活塞式运动
无限接近最中心点 但永远不会停止
2008-07-12 15:32:41
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mu_duan
12楼
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地球大炮我看过
2008-07-12 16:08:58
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