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任何方向。 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(图示)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。
1643年1月4日,在
英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个
自耕农家庭里,牛顿诞生了。牛顿是一个
早产儿,出生时只有三磅重,接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的
小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人,并且竟活到了84岁的高龄。
牛顿
出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时,母亲改嫁给一个牧师,把牛顿留在外祖母身边抚养。11岁时,母亲的后夫去世,母亲带着和后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自他的家庭处境。
大约从五岁开始,牛顿被送到
公立学校读书。少年时的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单
机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,
自己动手制作些奇奇怪怪的
小玩意,如风车、木钟、折叠式
提灯等等。
传说小牛顿把风车的
机械原理摸透后,自己制造了一架磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是轮子不停的转动;又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现;他还制造了一个小
水钟。每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。他还喜欢绘画、雕刻,尤其喜欢刻
日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷,用以验看
日影的移动。
牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民,但牛顿本人却无意于此,而酷爱读书。随着年岁的增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做
科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。
牛顿在
中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对
自然现象有好奇心,例如颜色、日影四季的移动,尤其是
几何学、
哥白尼的
日心说等等。他还分门别类的记
读书笔记,又喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。
后来迫于生活,母亲让牛顿停学在家务农,赡养家庭。但牛顿一
有机会便埋首书卷,以至经常忘了干活。每次,母亲叫他同佣人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便恳求佣人一个人上街,自己则躲在树丛后看书。有一次,牛顿的舅父起了疑心,就跟踪牛顿上市镇去,发现他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服了母亲让牛顿复学,并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校,如饥似渴地汲取着书本上的营养。据说有一次,他去郊外游玩,之后靠在一棵
苹果树下休息,忽然,一个苹果从树上掉下来,砸在牛顿头上。他想假如这颗苹果树一直不停的长,长到直到月亮那么高,那么月亮就是这颗苹果,他觉得很奇怪,为什么苹果会从上往下掉而不是从下往上升,为什么月亮不会掉下来?他带着这个疑问回到了家里研究,后来他通过论证发现原来地球是有引力的能把物体吸住。随后,就出现了《牛顿物理引力学》。这也成为了物理学的一个新开端。