如果一個質量為地球33萬倍的小錐體做自由落體運動能否砸穿地球?

2020-12-03 地球新觀察

原題:如果一個小圓錐體質量為太陽大小的物體做自由落體運動能否將地球砸穿?

在回答這個問題之前,我們還是先來回顧一下一個關於6500萬年前恐龍滅絕的流行學說吧。在眾多恐龍滅絕的學說中,小行星撞擊說相比最為流,大多數學者認為是一顆直徑約為10千米的小行星與地球相撞後,由於撞擊所釋放的能量巨大造成塵土遮天蔽日阻擋了陽光照射到地面,在長達數月的時間裡大地一片黑暗,植物由於沒有光合作用而枯死,最終由於食物鏈中斷,恐龍也紛紛被餓死。

不過,我倒有個疑問,當時地球沒有自轉嗎?大氣沒有環流嗎?既然塵土遮天蔽日,是不是就意味著空氣中的凝結核增多,這應該為降雨的形成創造了一定的條件才對,莫非是在小行星撞擊之後的數月裡沒有有效降水?鑑於此,我倒覺得有一種可能就是由於小行星的撞擊所釋放的巨大衝擊波將活著的恐龍給振死,然後沒有孵化的恐龍蛋也被振的組織結構損壞,無法孵出小恐龍。

不過,不管是哪一種情況,小行星的撞擊無疑是罪魁禍首,這顆天外飛來的小行星直接約為10千米,按照密度與地球相當,約為5507.85kg/m,根據球體的體積公式和質量公式可以計算出小行星的體積約為4/3*3.14*5*5*5≈523.3立方千米,換算成立方米就是5.23333E+11m,進而可以求出該小行星的質量約為2.88244E+12噸,相當於地球質量(5.965E+21噸)的1/10000000000。

很顯然,這顆小行星體積雖小,但是它與地球撞擊所釋放的能量是巨大的,相當於200萬億噸TNT當量,它所引發的海嘯可以淹沒幾乎整個墨西哥和大半個美國。但是題目中的這個假設卻顯得不是很合理,為什麼這麼說呢?

我們都知道,太陽的質量約為地球的33萬倍,也就是說題中假設的這個小圓錐體的質量足足有地球的33萬倍。根據萬有引力定律(F=GMm/r)可得知,並非是小圓錐體砸向地球,而是地球被這個小圓錐體牢牢俘獲最終被「吃掉」。

前面我們講到了很多與黑洞有關的知識,如果把直徑為1392000千米的太陽和直徑為12756千米地球分別「壓」成「黑洞」,根據史瓦西半徑公式可以得出,太陽的史瓦西半徑約為3千米,而地球的史瓦西半徑不到1釐米,至於奇點的大小就無從而知,但肯定會比這個視覺直徑要小得多的多,假如這個小圓錐體的直徑約為10釐米,相比3千米的視覺直徑縮小了3萬倍,這無疑就是趨向於黑洞的中心的。如果這樣一個規模的黑洞靠近地球,你說它會將地球蒸著吃還是靠著吃呢?

不過,根據白矮星、中子星以及黑洞形成的規律來看,由於太陽質量偏小,因此太陽最終超新星爆發後是形成不了黑洞的。

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    一、自由落體運動物體僅在重力作用下由靜止開始下落的運動,叫作自由落體運動。實際中,物體下落除受重力作用外還受到空氣阻力的作用,因此自由落體運動為一種理想化運動。自由落體運動最先在達文西手稿中有描述1.自由落體運動的特點①.自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動
  • 自由落體定律
    也就是說,下落運動與物體的具體特徵並無關係。無論木製球或鐵製球,如果同時從塔上開始下落,它們將同時到達地面。伽利略通過反覆的實驗,認為如果不計空氣阻力,輕重物體的自由下落速度是相同的,即重力加速度的大小都是相同的 [2] 。
  • 如果自由落體的距離無限,物體的速度有可能達到光速嗎?
    所以我們知道,在地球萬有引力的作用下,物體無論在哪種情況下都會受到重力作用。而當一個物體只受到重力作用時,我們把這種運動稱為自由落體運動。根據牛頓第二定律,物體的加速度等於它受到的力相加除於它的質量。因為自由落體的物體忽略空氣阻力的影響,它只受到一個重力作用。而物體的重力等於地球的萬有引力常數G稱上自身的質量。這樣一來,兩個公式中的質量被約去了。
  • 高中物理自由落體運動的探究提高,專題提高
    自由落體加速度  在同一地點,一切物體自由下落的加速度都相同,這個加速度叫做自由落體加速度,也叫重力加速度。用 g 表示。方向,豎直向下。  精確實驗發現,在地球的不同地方,g的大小是不同的。  2.為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動,用如圖所示的裝置進行實驗。小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時B球被鬆開,自由下落。
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    今天我們用Scratch製作地球引力下蘋果的自由落體運動。情景:傳說1665年秋季,牛頓坐在自家院中的蘋果樹下苦思著行星繞日運動的原因。這時,一個蘋果落在牛頓的腳邊。就是這個偶爾的瞬間,牛頓發現了蘋果下落的原因——地心引力。
  • 自由落體由常識引起的悖論
    但是,伽利略通過數學運算得出結論:如果物體的初速度為0,而且速度隨時間的變化是均勻的,它通過的位移就與時間的二次方成正比。所以,伽利略做了上百次,證明小球沿斜面滾下的運動的確是加速直線運動。後來,伽利略將上述結果做了合理的外推:當斜面的傾角增大到90度,這時小球的運動不就是自由落體運動了麼?比薩斜塔實驗只是後人的誤傳,經過嚴謹的考證被科學界否定。
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    最後考慮到課堂教學的有效性,在探究自由落體運動的性質時,在時間分配上很難對每一個方案進行深入研究,所以把重點放在利用打點計時器進行研究。同時如果每個小組對不不同重量的重錘都進行分析時間上也不允許,所以把不同的重錘分發到不同的小組,每個小組只做一個重錘的下落。還有在數據處理環節,可以藉助計算機輔助處理。
  • 高中物理|2.5自由落體運動詳解
    物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。在同一地點,一切物體自由下落的加速度都相同,這個加速度叫做自由落體加速度,也叫重力加速度。用 g 表示。方向,豎直向下。精確實驗發現,在地球的不同地方,g的大小是不同的。
  • 《自由落體運動》說課稿
    根據新課程標準的要求,在課程中,要以知識與技能為中心,滲透以情感態度與價值觀,並將兩者充分體現在過程與方法之中,因此,本節的課程目標主要有以下三個方面:1、知識與技能:掌握自由落體運動的概念,能夠計算自由落體加速。2、過程與方法:通過自由落體實驗提高學生的動手操作能力。
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  • 高中物理·必修1 | 自由落體運動 真題解析+課件
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  • 自由落體加速度怎麼算?等效原理與光速不變衝突嗎?
    物體下落與物體本身的質量沒有關係,甚至有無質量都沒有關係。當然如果m2有質量,m1也處在m2的「引力」範圍內,m2在向m1自由落體的同時,m1也向m2自由落體。如圖所示:g1=Gm2/r2;g2=Gm1/r2,倆物體同時向它們的質量中心做加速運動,所以當一個人從高處跳下來時,地球也向他做加速度,只是因為人的質量相比地球是得d太多了,所以那個加速度極其微小,可以忽略不計。地球月亮也可以看成是相互自由落體的物體,由於落體的特殊的軌跡,使得兩物體始終沒有相撞,只是纏纏綿綿的相繞。
  • 伽利略自由落體理論通過太空驗證
    原標題:伽利略自由落體理論通過太空驗證   等效原理是愛因斯坦廣義相對論的基本假設之一,400多年前,伽利略提出自由落體理論並在義大利比薩斜塔對等效原理進行了當時最精確的實驗測試。現在,這種自由落體理論首次在太空獲得驗證。
  • 天體物理學家對恆星「墜落」研究,證實了「自由落體的普遍性」
    自由落體運動是指,在不存在空氣阻力的理想狀態下,只受重力作用的均勻加速度運動過程。比如在地球上相同位置與相同高度,自由落體的加速度相同(均為g),與質量大小無關。16世紀伽利略在義大利進行了著名的比薩斜塔實驗,他將不同質量的物體從比薩斜塔的頂部掉落,以驗證它們是否同時到達地面。
  • 如果一隻螞蟻從10000米高空掉到地面,它會不會被摔死?
    就是在這些星球上向上拋一些物體,相同高度落到地面快的星球引力就相對較強,月球由於比地球小很多,因此它的引力只有地球上的六分之一,如果從100米高度拋一個籃球下來,地球落到地面需要的時間為5-6秒,但是在月球上需要30-36秒才可以落到月球表面。
  • 高考物理實驗:自由落體運動實驗探究
    高考物理實驗:自由落體運動實驗探究 2012-10-17 16:10 來源:新東方網整理 作者:孫武民
  • 為什麼自由落體會使你失去重量,即使在重力的存在下也是如此
    根據牛頓第二運動定律,如果不涉及力,加速度就不可能實現;事實上,當你從窗戶往下跳(提醒你不要這麼做),你不是勻速墜落而是加速墜落的,也就是說,你每秒下降得比之前更快。而正是重力造成了這一加速度。由地心引力造成的加速度用「g」表示,其值為9.8 m/s。
  • 科學家證明:相對論「自由落體普適性」正確!
    脈衝星J0337+1715是一顆中子星,其核心質量是太陽的1.44倍,已經坍塌成一個直徑只有25公裡的球體。對脈衝星J0337+1715的觀測表明,它繞著兩顆重力場弱得多的白矮星運行。在新發表在《天文學與天體物理學》期刊上的新研究結果,證明了自由落體原理普遍性是正確的。