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1700947754 这样,我就全部完成了:我只要把0.3代入t ,就完成了。不过,还没完——为得到正确的符号获得正确,我必须使用t =-0.3:
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1700947760 * 原文为 。——译者注
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1700947763 现在我们来看看这结果是否有意义。如果没有运动,那我不必为动能操心,于是重物的总能量仅仅是它的势能,而它的微商应为重量产生的力[9] 。确实如此,这里所得结果与我们在第一章中计算的结果相同,都是 。
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1700947765 (2.29)式右边第一项为负,这是因为重物正在减速,所以它正在失去动能;第二项为正是由于重物正在上升,所以势能正在增加。无论如何,它们的符号彼此相反,这是我要知道的全部东西,而你们可以代入数值,果然,所得到的力与前面得到的相同:
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1700947770 实际上,这就是我为什么一定要做这许多次的原因:在我第一次做这题后,对我的错误答案心满意足,我决定用另一种完全不同的办法试试。我用另一种办法做了以后,又满足于完全不同的答案!当你们辛苦地工作时,你们有时会想:“至少,我已经发现数学是前后矛盾的!”但是很快你们就发现了错误,正如我最后做的那样。
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1700947772 无论如何,这正是解这问题的两种方法。解任何具体问题不是只有唯一的一种方法。随着智力越来越强大,你们能够找到工作量少而又少的方法,但是这需要实践经验[10] 。
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1700947774 2-8 地球的逃逸速度
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1700947776 我剩下的时间不多了,但我要讲的下一个问题是涉及行星运动的一些事情。由于这次我肯定不能告诉你们关于这个问题的所有事情,我还要重新回到这个问题上来。第一个问题是,一个物体脱离地球表面需要多大的速度?某个物体必须运动得多快才能刚好摆脱地球引力?
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1700947778 现在,求解这个问题的一种方法是计算物体在引力作用下的运动,另一种方法是利用能量守恒。当物体到离开地球无穷远处时,其动能为零,而势能是它在无穷大距离处定义的值。引力势的公式列在表2-3中,它告诉我们,在无穷远处质点的势能为零。
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1700947780 所以当某个物体以逃逸速度离开地球时,其总能量必须与其到达无穷远处、并且地球的引力将它的速度减慢至零的能量相同。(假定不存在其他的力。)如果M 是地球的质量,R 是地球的半径,以及G 是万有引力常数,则我们求得逃逸速度的平方必定为2GM /R 。
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1700947789 重力常数g (地球表面附近的重力加速度)正好就是GM /R2 ,由力的定律可知,对质量为m 的物体,mg =GMm /R2 。用较容易记忆的重力常数来表示,我可以写出 。此地,g =9.8m/s2 ,地球半径为6 400km,所以地球的逃逸速度为
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1700947794 所以若要逃逸出去,你们必须达到11km/s的速度——相当快的速度。
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1700947796 接下来我们要讨论如果你们达到15km/s的速度,并且你们正从某个距离处飞过 地球,那时将会发生些什么。
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1700947798 现在物体有15km/s的速度,就有了足够的能量可以一直向上飞离地球。但是如果物体不是 笔直向上飞,它是不是一定会飞离地球呢?物体是否可能围地球运动并返回呢?这不是自明的问题;要仔细想想。你们说,“它有足够的能量飞出去,”但是你怎样知道的?我们没有计算那个 方向的逃逸速度。是否可能由于地球引力产生的横向加速度足以使得物体作环绕运动呢(见图2-12)?
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