地球24小时左右自转一圈,那么时速相当于1666千米,人为什么不会被甩出去?

成吉恩汗771213


地球绕着自转轴在旋转,在赤道那里的自转线速度最快。地球的半径为6371公里,地球每隔24小时自转一周,由此可以计算出地球赤道的线速度约为1668公里/小时,即463米/秒。既然赤道的线速度这么快,为什么那里的人不会被甩出去呢?

原因就在于地球的自转速度还不够快,地球的引力会拉住地球表面上的人,从而使他们不会被甩到太空中。根据牛顿力学,地球自转产生的“离心力(Fc)”为:

上式中,m为物体的质量,r为地球半径,θ为纬度,T为地球自转周期。

假设一个人的质量为60公斤,并且他站在地球赤道上(海平面),那么,由于地球自转产生的“离心力”为2牛。

另一方面,根据万有引力定律(Fg=GMm/r^2),地球对于60公斤的人所施加的引力约为589牛,这要远大于“离心力”。因此,地球上的人不会飞到空中。

那么,地球的自转速度需要达到多快,赤道上的人才会被甩到空中呢?

可以想象,地球的自转速度越快,产生的“离心力”越大,直到它最终超过引力时,地球引力就无法束缚住赤道上的人。因此,人就会飞到空中,不断绕着地球做圆周运动,地心引力刚好充当向心力。由此可以得到如下公式:

代入数据,可以计算出,地球的赤道线速度约为7.9公里/秒。事实上,此时的地球赤道线速度正是第一宇宙速度。在这种情况下,地球只要大约1.4小时的时间就能绕着自转轴旋转一周。此时也只有赤道上的人和物体会被甩入空中,而纬度较高的地区,自转速度较慢,引力可以束缚住那里的人和物体。


火星一号


因为地球转的还不够快。

地球24小时自转一圈,并且地球的平均半径为6371公里,因此对于赤道附近的人来说,他们每天都要“运动”4万公里,当然了这里的运动得加上引号,毕竟只是乘坐了地球这趟列车运动了而已。

如此算来,赤道附近的时速可以达到1666公里,相当于每秒有463米左右,这是一个非常惊人的速度,要知道正常情况下空气中的声速不过每秒340米而已。有人就疑惑了,这么快的速度,为啥人类没有被甩出地球呢?

很简单,因为在这种情况下人类进行圆周运动所需的向心力同受到的重力想比,是可以忽略不计的。对于赤道上人来说,这三者的关系可以这样描述:重力=引力-向心力(其中向心力非常小,因此人类会牢牢的被地球引力束缚着)

而要摆脱这样的束缚,只能不断的提高速度,比如达到每秒7.9公里,你就可以进行贴地环绕运动了,而且这个过程中不需要附加动力(在不考虑阻力的情况下)

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赛先生科普


地球24小时左右自转一圈,那么时速相当于1666千米。人为什么不会被甩出去?

比较有趣的一个话题,其实这就是因地球自转产生的“离心力”与地球巨大质量产生引力之间的“战争”,但很明显引力占了绝对上风!但我们都知道4万千米的赤道一昼夜自转一圈,那么根据速度/时间即可计算出在赤道上的所有物体都在以超过音速的速度(463米/秒)转动,即使在二十一世纪,能达到这个速度的飞行器也不多,那么请问我们人为什么还没飞起来?

要理解这个问题并不难,只要计算下一个成年人“受到”的地球引力大还是“离心力”比较大,两这个做个对比即可:

一、这个成人受到的万有引力

两个有质量的物体之间之间的引力,大小相等,方向相反!并且与他们的质量成正比,而与它们之间的距离成反比,您可能会误解两者接触这种情况,因此右图有距离为“0”的条件r的取值,G为万有引力常数,假如一个100KG的成年人,其实国人100KG的并不多,只不过方便计算而已,将地球质量以及人的体重与万有引力常数相乘再除以半径的平方,计算出的数值大约为:980.522169牛顿!

其实你根本不用那么费力,100G=980N也差不离!

二、这个成年人受到的“离心力”

上图这个“离心力”是向外的,想要挣脱地球引力的束缚,那么要如何计算这个力的大小呢?

将人的体重乘以速度的平方除以地球的半径,得出的“离心力”F=3.3653牛顿

当然大家马上就能对比出这个“离心力”只有引力的三百分之一!那么地球要转多快我们才能飞出去呢?大约是7901.0126米/秒

其实就是第一宇宙速度7.9千米/秒!

那么此时地球得转多快呢?1.41小时自转一圈时,赤道上的所有物体都处于失重状态了,当然维度越高所受到的力就越小,一直到两极,受到的引力依然是980牛顿,而离心力则为0!

因此赤道上的人并不是不能飞起来,只是以地球的大小,这个自转的速度还是小了点,如果能提高到1.41小时一周,那么就已经处于平衡状态了,如果速度再高一点,那就起飞了!


星辰大海路上的种花家


其实是因为速度还不够,如果快到7.9km/s,那就可以被甩出去。

逃逸速度

我们不会被甩出去是因为有引力的存在。也就是说,如果你想被甩出去的前提是,连引力都抓不住你。那这个速度是多少呢?其实我们早就学过了,我们可以假设地球不转,而人运动,在人运动到什么时候,可以贴着地面飞,那这个速度,其实给到地球,我们也就会被甩出去。

所以,根据计算,我们会得出一个7.9km/s的速度,是不是看起来很熟悉?其实就是我们高中物理学里面学过的第一宇宙速度。

当速度达到这个水平是,我们摆脱了引力对于自身的束缚。

而赤道附近的线速度才多少?463m/s,这速度远远小于第一宇宙速度,所以,这个速度根本不足以把人甩出去。<strong>

所以,实际上,如果地球转得足够快,人确实是会被甩出去,但现在来看,它的速度还不够快。


钟铭聊科学


简单说,因为地球的引力,同时速度还是不够快,如果地球自转速度够快,不要把人甩出去了,连地球自身都有可能不复存在!

地球自转的线速度各地并不完全一样,与地球纬度有关,赤道低速线速度最高,达到463米/秒,纬度越高线速度就越低!

以赤道地球为例,由于地球自转,赤道地球的人会产生离心力,通过物理学公式可以计算出离心力的大小,大约只有2牛顿左右,这与地球对人产生的重力相比实在很小,如果一个人体重70千克,重力就接近700牛顿。

理论上,要想把人甩出去,离心力至少需要等于或者大于重力,这就需要更高的自转速度,而物理公式得出的速度是7.9千米/秒!

你得看错,正是第一宇宙速度,这不是巧合,而是必然,是人为离开地球表面的最小速度。如果地球自转速度达到7.9千米/秒,赤道地区的人将自动飘起来!不过,位于高纬度地区的人并不会被甩出去,需要更高的自转速度才可以!

事实上,宇宙中几乎没有任何一颗星球能依靠自转速度把表面的物体甩出去,如果存在,星球也不可能形成,表面的物质早就被甩出去了!


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