重力的本质是什么?

重力的本质是什么?
重力的本质是什么?

重力的本质是什么?
万有引力,又名引力相互作用或重力相互作用.在一般使用上,常亦称为重力.
在物理学上,万有引力或重力是指具有质量的物体之间加速靠近的趋势.万有引力即重力相互作用是自然界的四大基本相互作用之一,另外三种相互作用分别是电磁相互作用、弱相互作用及强相互作用.万有引力是上述相互作用中作用力最微弱的,但是在超距上万有引力仍然具有吸引力的作用.在经典力学中,万有引力被认为来源于重力的力的作用.在广义相对论上,万有引力来源于存在质量对时空的扭曲,而不是一种力的作用. 在量子引力中,引力微子被假定为重力的传送媒介.[参 1]
在地球上重力的吸引作用赋予物体重量并使它们向地面下落.此外,万有引力是太阳和地球等天体之所以存在的原因；没有万有引力天体将无法相互吸引形成天体系统,而我们所知的生命形式也将不会出现.万有引力同时也使地球和其他天体按照它们自身的轨道围绕太阳运转,月球Clark, John, O.E.（2004）．The Essential Dictionary of Science．Barnes & Noble Books．ISBN 0760746168． 按照自身的轨道围绕地球运转,形成潮汐,以及其他我们所观察到的各种各样的自然现象.
由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力.方向竖直向下.地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比,用关系式G=mg表示.通常在地球表面附近,g取值为9.8牛每千克,表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛.(9.8牛是一个平均值)
物体的各个部分都受重力的作用.但是,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心.重心的位置与物体的几何形状及质量分布有关.形状规则,质量分布均匀的物体,其重心在它的几何中心,但是重心的位置不一定在物体之上.
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,围绕地轴做近似匀速圆周运动,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近似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,可以近似认为物体的重力大小等于万有引力的大小,即在一般情况下可以略去地球转动的影响.其中引力的重力分量提供重力加速度,引力的向心力分量提供保持随地球自转的向心加速度.
重力大小可以用测力计测量,静止或匀速直线运动的物体对测力计的拉力或压力的大小等于重力的大小.
重力的大小除可用万有引力大小计算以外,还可以由牛顿第二定律F=ma计算,这时重力可以写成：G=mg.重力是矢量,它的方向总是竖直向下的.重力的作用点在物体的重心上.
重力是力学中最重要、最基本的概念之一．但是,国内外各种课本及参考书对重力概念的定义不尽一致,目前对重力的定义大致有以下三类．
第一类定义：“地球对物体的引力称重力”．“重力就是由于地球吸引而使物体受到的力”．
第一类定义很明确,重力就是指地球对物体的万有引力．重力即是力,就是矢量,其方向就是地球对物体引力的方向,即指向地球中心．按这类定义,重力就成了引力的同义词．其实,这类定义只有在不考虑地球自转所引起的效果时才有意义．
第二类定义：“地球对其附近物体吸引的力是重力”．“地球对地球表面附近物体的引力称重力”．
第二类定义的共同特点是有“表面”、“附近”此类限制性词．这些“表面”、“附近”表达着怎样的意思呢?如只是一个区域性概念的话,那就是说只有地球表面附近的引力才称重力,除此以外,就只称引力,不再称重力了；另外,到底距地球表面多远才不算“表面”、“附近”呢?可见,第二类重力定义给读者的概念是模糊的、不确切的．
第三类定义：“质点以线悬挂并相对于地球静止时,质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下,其大小在数值上等于质点对悬线的拉力”．“实际上,重力就是悬线对质点拉力的平衡力”．“物体在地球表面附近自由下落时,有一竖直方向的重力加速度g,产生此重力加速度的力称为重力”．
第三类定义分别从静力学形式和动力学形式给出了重力的“操作性定义”,并暗示了重力不是纯地球引力,而是把地球自转影响考虑在内的地球引力和物体随地球绕地轴转动所受的向心力之差．这类定义美中不足的是未能明确表达出重力的主要本质,即“地球引力”这一本质因素．
综上所述,以上三类关于重力的定义都不够确切．重力的比较确切的定义是：“随地球一起转动的物体,所表现出的、所受地球的引力,称物体的重力．”根据这种定义,重力概念的内涵有：
（1）重力的本质来源是地球的引力．
（2）重力是一个表观的概念,是物体随地球一起转动时受到地球的引力．
（3）重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差．
(4) 重力的方向总是竖直向下的.
（5）重力是由于地球的吸引产生的,但不能说重力就是地球的引力.

重力实际上是万有引力和离心力的合力,可由平行四边形法则合成.因为赤道是最长的纬线,所以赤道上的物体受到的离心力最大,而因为地球只是一个两极略扁的球体,所以近似看做规则圆球体,所以物体在地球上各点受到的万有引力基本不变.又因为重力是万有引力和离心力的合力,所以在赤道上,物体受到的重力小,在两极受到的重力大.即地球上,重力常数g是随纬度升高而增大.