為什麼π的平方等於g?

軟1killer

說π²等於g是錯誤的。

π是圓周率,是代表圓周長和直徑的比值,它是一個無理數,是一個常數,即無限不循環小數,約等於3.14159265,沒有單位。π²≈9.8696,也是個沒有單位的值。

g是重力加速度,它是個矢量,是有方向的,方向總是豎直向下,單位是m/s²。g不是常數,在地球重力加速度的大小隨著緯度和高度的變化會相應的改變:緯度變大,g變大;高度升高,g變小。如果到了其他星球,g的大小更會千差萬別。

在地球上重力加速度最大的地方在兩極(緯度90度)的地球表面約為9.832m/s²,這個數值和π²(約9.8696)如果僅從數值上比較也只是接近,不相等。

結論:π²和g無法比較。


潘老師物理

無論是意義上,還是數值上,π^2和g這兩者根本就不相等。在物理學中,等號兩邊的單位肯定是等價的,否則是無法劃上等號的,比如,J=kg·(m/s)^2=N·m。

回到問題中來,π表示圓周率,任何圓的周長和直徑之比都是這個沒有單位的常數,因為周長和直徑的單位是相同的,所以比掉之後單位也跟著消掉。而g表示重力加速度,它是有單位的——m/s^2或者N/kg。因此,一個沒有單位的數是不可能與另一個有單位的數劃上等號。

此外,g並非一個真正意義上的常數,它作為常數是有條件的,那就是要與天體中心的距離相等。結合萬有引力定律和牛頓第二運動定律可得:

F=GMm/r^2=mg

所以重力加速度g的計算公式如下:

g=GM/r^2

其中G是萬有引力常數,M為天體質量,r表示距離天體中心有多遠。

對於同一個天體,g的大小與r有關。由於地球是一個赤道略微凸起、兩極略微扁平的橢球形,所以全球的表面重力加速度並非一個常數,而是緯度越低,g的數值越小。從測量結果來看,地球表面重力加速度介於9.764 m/s^2至9.834 m/s^2之間,平均值為9.807 m/s^2。

而π^2約等於9.870,它在數值上略大於地球表面重力加速度,但這也僅僅只是個巧合而已。如果海拔升高到100公里,則對應的g為9.520 m/s^2,在數值上與π^2越差越大。而如果換了個星球,其表面重力加速度的數值將變得完全不同於π^2。例如,月球表面的g為1.62 m/s^2,它在數值上遠小於π^2,而太陽表面的g為275.42 m/s^2,它在數值上遠大於π^2。如果要使地球表面的g在數值上等於π^2,那麼,地球的平均半徑應該為6355千米,略小於現實中的6371千米。

從本質上來說,地球表面的g和π^2在數值上較為接近,這與人類如何定義米和秒的長度有關。


火星一號

一個是圓周率,一個是重力加速度。

一個只是係數3.1415926......,沒有單位,而另一個是9.8米每平方秒。一個是數學概念,一個是物理概念,基本上關係不大,當然偶爾也會一起來計算。


但為什麼π的平方恰好是g呢?這大概就是一個巧合。就比如為什麼郭敬明的身高恰好等於根號2一樣。

也許,它們之間還是存在一定聯繫的,這就不是我等凡人所知道的了。


開掛的豬豬

不做專業解釋了。

問題的提出,相當於問你為什麼三個雞蛋等於兩瓶啤酒。

π只是表達平面圖形中,圓周長與其直徑有固定的比,這個比因為無法用有限位小數表達,也不能用整數比來表達。數學家的解決方法是引進新的數字表達方法,稱之為無理數。圓周率就是典型的無理數。至於π的平方,很遺憾,它不是一個直觀的有意義的物理概念。

中學生會接觸到重力加速度。寫做g。它只用於計算天體對某個物體的引力。即使在地球上,g一般也不等於π的平方,這不是一個恆定量值,而是變量。π的平方近似值為9.8697 ,g在地球海平面與緯度有關,國際上將在緯度45°的海平面精確測得物體的重力加速度g=9.80665米/秒^2;作為重力加速度的標準值。


jack200351227

印象在悟空問答中,已經多次遇到類似問題,所以,現在想是不是開玩笑,或者是在有意戲耍。說兩點:

1.昨天為回答同一物體在兩極與赤道的輕重問題,談到過g。在初中物體中,只知道是重力與質量的比值,取g=9.8N/kg。到高中物理就知道這叫重力加速度,單位為m/s²,其實,這都不重要,關鍵是重力加速度並不是固定不變的,其大小隨高度和緯度的變化而變化,下圖就是幾個不同緯度和高度的重力加速度。π雖是無理數,但卻是常數,二者怎麼可能有恆定不變數量關係?






2.說起來有點滑稽,不知道大家算過沒有?π的平方是多少?據說現代計算機已將其計算到小數點後第50億位,我們只取前幾位算一下。3.14159²=9.8695877281,跟上表對照一下,有相等的嗎?


甜甜向上314159

它必須是巧合

π是一個基本的數學常數,不以任何方式依賴於現實世界中的任何事物。

地球表面的重力加速度取決於地球的質量和半徑,它的數值取決於它所要表達的單位。

在你寫g=9.8m/s^2時,你使用米和秒的單位,而π是圓周率,沒有單位。

物理定義上已經不同了。


量子貓

應該說π的平方在某些情況下與重力加速度g的大小相近,而不能說π的平方等於g。

因為π沒有單位,g有單位,是米每平方秒,單位不同就不能說這兩個數相等;

π沒有方向,g有方向(豎直向下),方向不同這兩個數就不等;

g不是個常量,它是變化的,在打地球上,它隨著緯度、高度的變化而變化,某些情況π²和g的數值大小接近只是巧合而已。

然而,π²和g到底有沒有關係呢?

我們通過分析衛星的運動情況看一下,假設有一同步衛星(週期T為24小時)質量m,到地心距離R,地球質量M,它在圍繞地球做圓周運動的過程中,向心力是由萬有引力提供的,根據萬有引力公式和向心力公式:



式中右邊出現了π²,左邊出現了G(不是g,G是引力常量),好像π的平方和G有一定的關係,那麼G和g是否也存在某種關係呢?請高手們繼續討論。


登峰

因為方便考試計算啦。

開個玩笑而已。其實不必這麼神化。為什麼呢?想想,g=9.8N/kg是地球的重力常數。只適用於地球。換成其他星球就不是9.8了。而且9.8不是精確值,即使現在技術再先進也無法測得這個精確值。

而pi=3.1415926535……是一個數學常數,全宇宙範圍都適用。pi就像是1一樣的準確值,只不過無理數不能無損地用有理數方法表示。

所以說這只是個巧合,不能算規律,沒有什麼科學內涵。記住也可以,需要算的時候直接用就是了


牛仔忙66

是這樣的,兩個代表的意義完全不一樣,但是在初高中物理計算的時候,由於不給用計算器,規定可以用π的平方的數值等於g的數值!記住僅僅是數值,後面的單位一個不能少。


團長體育

它倆量綱都不一樣,壓根就沒有可比性好吧。當重力加速度g的單位取m/s²的時候其數值和π²也不一樣,況且在地球的不同位置g會發生變化,因此以m/s²為單位其數值也會不斷髮生變化,更何況對g這種量綱不為1的量你可以任意選取單位,即使在相同的重力加速度下,因單位的不同也會導致其數值不同,因此無論如何π²和g都沒有任何可比性!


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