物体由于地球的吸引而受到的力叫重力(Gravity)。重力的施力物体是地球。
重力的方向总是竖直向下。物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比,计算公式是:$G=mg$,g为比例系数,大小约为$9.8N/kg$,重力随着纬度大小改变而改变,质量为1kg的物体受到的重力为9.8N。重力作用在物体上的作用点叫重心。
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。
地面物体所受的重力只是万有引力的在地球表面附近的一种表现。
重力的作用点
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,这个点就是重力的等效作用点,叫做物体的重心(center of gravity)。
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,例如粗细均匀的棒的重心在他的中点;球的重心在球心;方形薄板的重心在两条对角线的交点。地球对物体的重力,好像就是从重心向下拉物体。若用其他物体来支持着重心,物体就能保持平衡。但是重心的位置不一定在物体之上。可以用悬挂法来确定。
质量分布不均匀的物体,重心的位置除跟物体的形状有关外,还跟物体内质量的分布有关。载重汽车的重心随装货多少和装载位置而变化,起重机的重心随着提升物体的重量和高度而变化。
重心位置在工程上有相当重要的意义。例如起重机在工作时,重心位置不合适,就容易翻倒;高速旋转的轮子,若重心不在转轴上,就会引起激烈的振动。增大物体的支撑面,降低它的重心,有助于提高物体的稳定程度。
超重与失重
超重:物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)大于物体所受重力的现象叫做超重。
失重:物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)小于物体所受重力的现象叫做失重。
重力概念需要提升、拓广和加深
不是只有万有引力是使物体获得重量的因素!物体相对于惯性系加速运动,在非惯性系下“出现”的惯性力也是使物体获得重量的重要因素。
物体随地球自转的加速运动的加速度,使物体的重力小于万有引力。物体的这个加速度与物体做其他形式运动的加速度在本质上有区别吗?没有!所以物体做任何形式的加速运动的加速度,应该都能决定物体获得重量的大小。
因此,在非惯性系下让惯性力与万有引力共同参与重力的计算,能体现加速度在这里的影响。
重力应该是万有引力与惯性力共同作用的合力。
在没有万有引力可利用的情况下,惯性力可以独立使物体获得重量。如人造卫星中宇航员已经完全失重,让卫星自转,达到一定转速,宇航员可以获得类似在地球上的体重。这是原重力定义无法解释的。
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