以前写过一篇《新增运动定律》,把牛顿三大运动定律发展到八大运动定律;在《重新认识惯性和惯性系》一文,再把运动定律发展到十三大运动定律。在惯性衰减实验和相关分析过程中,再获得了一些有关运动的灵感,现在继续发展到二十四大运动定律,这意味着现在人类已经拥有丰富多彩的运动定律。科学就是这么发展的,人类就是这么前进的。由于涉及两个运动物体,还引入了速度、角度和引力等参数,略为复杂一些。当然,如果有人认为不是牛顿说的不算数,那么就只好把牛顿请回来了。在把牛顿请回来之前,我们不妨先讨论一下。
第十四运动定律:当引力作用于一个物体时,无论这个物体处于静止状态还是运动状态,都可以获得同样的下落加速度。引力越小加速度越小,离得越远引力越小。这意味着,人造卫星也会像自由落体一样坠落,只是轨道越高坠落得越慢,当然还有其他力量抵抗下坠。另外,磁吸铁也可以视为“自由落体”,只是引力更大,下落加速度更快而已。当然,下落加速度是可以对冲或叠加的。物体向上运动时会有速度对冲,物体向下运动时会速度叠加。实际上,这是第十二运动定律的变通表述,只是换个角度看问题而已。
第十五运动定律:引力与速度的关系:当引力作用于一个运动物体时,顺引力方向运动可以获得加速度,逆引力方向运动可以获得减速度。引力越大获得的加速度和减速度越大,引力越小获得的加速度和减速度越小。当运动物体对引力方向作任意角运动时,可以分解运动方向和运动速度,再进行加速度或减速度计算。
意思是,当一个惯性物体向地球飞来时,会越飞越快;当一个惯性物体离地球飞去时,会越飞越慢。若这个物体作动力飞行,也是一样,只是速度有冲减或叠加而已;若这个物体作各种角度飞行,也是一样,只是需要分解运动方向和运动速度。比如,一个物体以45°角坠入地球,其单位时间垂直下落加速度,就是顺向运动加速度;一个物体以45°角飞离地球,其单位时间垂直下落减速度,就是逆向运动的减速度。这意味着,现有人造飞行器不可能飞出太阳系,因为太阳施加了减速度,最终速度归零,重新回归。
第十六运动定律:当运动物体逆引力方向运动时,存在一个平衡速度,达到平衡速度时运动物体处于静止状态。引力越大平衡速度越大,引力越小平衡速度越小。当运动物体对引力方向进行任意角运动时,可以分解运动方向和运动速度,再进行平衡速度分析。火箭点火后上升,运动速度略大于平衡速度,若减少火箭推力,火箭就会静止在空中,这时就是平衡速度。不过,火箭的飞行角度不同,平衡速度也不同。另外,人造卫星轨道越高,所需要的环绕速度越小,因为离地球越远,地球引力越小。也可以认为,卫星离地球越远,地球引力越小,能带动卫星运动的力量和速度越小。因此,在36000公里高的地球同步卫星,绕地速度约为3.1公里/秒。同样,离太阳越远的行星,绕日运行速度越慢。
第十七运动定律:运动物体逆引力方向运动时,平衡速度受夹角限制,唯有在0°-90°之间才能获得平衡速度,但不包含90°。夹角越小平衡速度越小,若以0°夹角逆引力方向运动,则平衡速度最小;若以接近90°夹角掠过引力线,则平衡速度最大;若以90°夹角掠过引力线,则不能获得平衡速度。这就不难理解,火箭起飞时飞行方向与引力方向夹角为0°,因而平衡速度最小,很慢的速度就能升起来;卫星入轨时飞行方向与引力方向夹角近似90°,因而平衡速度最大,达到第一宇宙速度才能平衡。
第十八运动定律:物体进行圆周运动,会衍生出惯性或惯性力,即运动物体有向切线方向飞出的欲望。比如,拿绳子拴块石头甩圈,石头具有向切线方向飞出的欲望,这是惯性力在起作用,就像直线运动时衍生出惯性力一样。不存在所谓的离心力,也不存在所谓的向心力,这两种力是人类臆想出来的。用绳子甩圈的石头,向心力在哪里?绳子感觉不到,人手也感觉不到,因为根本没有。洗衣机把衣服甩干时,衣服都贴到滚筒壁了,向心力在哪里?唯一存在的力就是惯性力,惯性把衣服向切线方向甩出,甩不出去只能贴在筒壁。
第十九运动定律:当一个运动物体以90°夹角掠过引力线时,受到的引力与静止时相同,会获得下落加速度。但不意味着一定落下来,距离越远引力越小,速度越快下落时间越短——还没坠落多少就掠过去了,就像从地球附近掠过的小天体一样。按这一定律,可以计算分析从地球附近掠过的小天体会不会落到地球上。一切取决于角度、速度和距离。从地球附近掠过的小天体,都可以视为90°,因为地球是圆的。但纬度的不同引力可能会略有不同。这是第十二、十四运动定律的变通表述,只是换个角度看问题而已。这三个定律可以视为一个定律,只是为了便于分析问题,用不同的语言来表述。
第二十运动定律:从地球发射的人造天体,刚进入第一宇宙速度时,轨道是圆的,随着速度的增加,轨道会向椭圆方向发展,速度越大椭圆偏心越大,最后挣脱椭圆进入更高级的轨道。轨道突破点,必须施加一个额外动力,要么来自内部,要么来自外部。
第二十一运动定律:外围天体沿圆形或椭圆形轨道运行时,来自中心天体的引力是有变化的,因为中心天体各部分引力不同,因而轨道呈高低起伏不规则状态。只是可以概略不计罢了。
第二十二运动定律:外围天体环绕中心天体进行圆周或椭圆运动时,受到两种作用力,一种是向下拉的引力,一种是向切线方向飞出的惯性力。当两种力平衡时,就是第一宇宙速度、第二宇宙速度或第三宇宙速度。若引力大于惯性力,外围天体下坠;若惯性力大于引力,外围天体上升,即轨道上升或变形为椭圆,达到临界点则会冲出去,这需要额外施加动力或加速度。
第二十三运动定律:向切线飞出的惯性力与引力线成90°角,不是一种逆引力方向的力,因而无法抵抗引力的下拉。只是不断向切线方向冲出,又被拉回,在不断冲拉中惯性力会衰减。这就是为什么飞船、卫星、行星、恒星最终会坠落到中心天体的原因。这意味着,若人类不加干预,最终地球会坠落到太阳上。这是在《生命是什么?》中揭示过的真理。这是第十七运动定律的变通表述,只是换一个角度看问题而已。
第二十四运动定律:当外围天体在静止状态下被中心天体牵引,外围天体获得的引力永远大于惯性力。这也是外围天体最终会坠落到中心天体的重要原因。不过,若外围天体是以一定角度和速度进入中心天体引力圈的,获得的可能是加速度,会被中心天体甩出去。这就是人造飞行器能借力飞行的原理。
2014年11月6日