如果圍赤道做一個鋼圈,鋼圈每個位置離地面固定一米,焊接後圈是會落地,還是懸浮在一米的空中?

阿泰14


很簡單,如果你能做到,就能懸浮在高度一米的空中,還要有一個前提,那就是地球是完美的圓形!

問題是你能做到嗎?不能!

就好像如果有一個絕對光滑的平面(沒有任何摩擦力),不用任何力量我就能一直運動下去,理論上確實如此,但有絕對光滑的平面嗎?

或許假如能量在轉換過程中沒有任何損耗,是不是就會出現“永動機”呢?但可能沒有任何損耗嗎?

所以,只能說,理論歸理論,實際上又是另一回事!問題所描述的情況在絕對理想條件下確實是可以實現的,因為地球的質心與鋼圈的質心重合,鋼圈取得平衡,所以不會墜落!

但現實中沒有任何可能實現!

首先,地球不是絕對的圓形,地面也高低不平。即使真的是絕對的圓形,也只是在一瞬間是絕對的圓形,因為受到太陽月亮等天體引力,地球形狀時刻在變化著,只不過變化的幅度比較小。但任何微小的變化都會對鋼圈有很大的影響!

同時需要鋼圈有足夠大的應力,以保證鋼圈的完整性。長度1米的鋼條你很難折斷,但長度1千米甚至更長的鋼條就很容易折斷(相對來說)!

我們經常說理想與現實的差距,問題本身或許就是標準的理想與現實赤裸裸的差距!


宇宙探索



你要真有能做成這個周長至少4萬公里鋼圈的勢力,那這個事我看成。這個工程太大了,動用的物力、人力和財力太大了,也太燒錢了,但你都能做成,那剩下的問題對於你來說都不是問題,你都能想辦法解決。我們來看看都有什麼問題:比如說地球不是完美的球形,有高山有海洋,那這個圈是否也沿著表面起伏變化的問題;地球密度不均勻導致鋼圈離地距離是否也隨著調整的問題;太陽和月亮對這個鋼圈的影響問題;鋼圈材料性能是否能滿足工程要求的問題(比如說在地球這麼大的球面上,幾公里距離根本看不出彎曲來,但幾公里的鋼圈肯定會拉彎變形到地面,因為沒有絕對的剛體,所以只能先解決材料變形問題);還有怎麼精準定位赤道的問題。

當然還有一個最重要的問題,就是如何架設上這樣一個鋼圈,如何在做好後同時撤掉支撐。這個屬於工藝問題,我們可以替你想辦法:在架設前,沿著精準的赤道線每隔一定距離先打好支撐樁,不管是海洋還是高山,逢山開路,遇水搭橋,要整整打一圈樁。

然後在這些支撐樁上製作出這個鋼圈。當然這個支撐樁有一定的科技含量,全是能電動或液壓升降的,製作鋼圈時,可以通過個升降個別支撐樁來調節鋼圈的水平;而在撤掉支撐時,可以用電控制同時下降,這樣保證精準和精確。這個工程量比給珠穆拉瑪峰鋪臺階、給長城貼瓷磚和給太平洋裝護攔的工程量大多了,甚至一點也不比電影《流浪地球》裡製造12000臺行星發動機小。

假如所有問題都解決了(實際上是不可能的,比如材料變形問題就沒法解決),試驗開始了,萬事俱備,按下支撐樁下降電鈕,支撐樁同時下降離開鋼圈,全地球的人能動的能去的都圍在了赤道上,場面非常壯觀,

鋼圈在一陣咯吱咯吱聲後,懸停在了離地不到1米處的空中,試驗有了結果:鋼圈沒有落到地面。鋼圈均勻地受到地球的引力(已提前調整計算好鋼圈每處的離地距離。),相對方向的互相抵消,結果就懸浮在空中。不,先等一等,懸停的鋼圈有點不太穩定,它不但上下波動,而且還沿著赤道線南北晃盪,這是受多種實際因素影響,比如說太陽月亮的潮汐力(主要是月亮的)和地球自轉的影響。說到轉動,有辦法了,如果在鋼圈上每隔一定距離安裝一臺類似小火箭的推進器,讓推進器點火推動整個鋼圈繞著地球轉動,鋼圈就再也不會掉落地面,而是像土星環一樣穩穩地繞著地球轉了。



以上腦洞僅供參考,勿噴。現實中是不可能實現的。歡迎大家關注評論我們――物原愛牛毛1。


物原愛牛毛1


關於這個問題,我只能說,理想情況下,這個鋼圈應該是懸浮在一米的地方。但實際上這種情況是根本不可能發生的,這只是存在於理想模型中的一種假想,真實的世界中,受限於地球形狀、鋼圈材料特性、大氣環境等的影響,這種猜想不可能成為現實。

就好像之前回答的一些問題:假如現在在兩千多光年以外用望遠鏡看地球,是不是能看到秦始皇登基?理論上當然可以,但實現起來太困難了,甚至可以說不可能實現,但我們不能否認理論的正確性。這就是理論和實際的區別。

首先,鋼鐵在我們的認知中是一種堅硬的材料,但大家想想,工地上用的鋼筋,有那麼硬嗎?要知道工地上的鋼筋只有幾米十幾米長的時候,自身重力引起的形變就很明顯了,更不用說環繞地球的一個鋼圈了。要知道地球的半徑就有6400公里,周長40000公里的一個鋼圈會在失去支撐的一瞬間發生形變甚至斷裂,然後墜落到地面。在這個尺度上,鋼鐵和麵條在強度方面已經沒什麼區別了。


其次,赤道上並不是一個標準的球,中間有高山、有盆地,如果嚴格做成一個圈,就勢必要穿過某些固體,如果嚴格按照離地一米,那勢必會有一些凸起或者凹陷的地方,這些凹凸的點都能夠成為整個系統中應力集中的地方,也是最容易斷裂的地方。

因此,實際操作中,如果真的這麼做了,鋼圈會毫無疑問地塌陷。但如果將赤道處理成標準的圓,又有一種材料能夠建造地球這麼大的環而不發生形變和斷裂,那這個圈是會懸浮的。因為這個圈的每一部分都受到了重力,有了向地心運動的趨勢,而圓形的構造又像大型穹頂一般在每個部位都產生了傾斜向上的兩個力,其合力正好抵消重力,因此這個鋼圈能夠漂浮。

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張家小智兒


這個問題有意思,其實以前我上高中的時候也想過,大學期間甚至還做過實驗。

問題就不回答了,簡單說一下我的實驗方法,和大家共同探討一下

我在大三的時候找了一個球形強磁鐵,大概就乒乓球那麼大,然後我又找了一個比這個磁鐵周長大一點的圓鐵環,有多大?大概就是這個鐵環的半徑比磁鐵的半徑能大一釐米左右吧。這些東西別問我是怎麼找到的,我叔是我們那邊專業倒騰廢舊電器的,他無所不能。



我把球形強磁鐵固定放在桌子上,用鐵環垂直從上往下從磁鐵套進去,按照常理來說,當鐵環越靠近強磁鐵收到的磁力越來越小,當鐵環正好圍著磁鐵,到達磁鐵周長時,因為磁力互相抵消,鐵環是不受磁力的,也就是這個時候鐵環只受地球重力和我手給它施加的力。

假如我這個實驗不在地球上,鐵環也就不受重力了,那麼我也就不必再給它施加力了,它就完全懸浮在磁鐵周圍。

然而,我個人操作的實驗難點在於我無法抵消地球的重力,這也就導致了我必須讓鐵環保持水平,否則它受力不平衡就會立馬貼在磁鐵上。還有一個難道就是,當鐵環到達磁鐵最大周長時,我無法做到鐵環的圓心和磁鐵的球心在同一點,無論手法控制的再好,因為兩心不在同一點,鐵環水平方向受力不平衡一直會緊貼在磁鐵上。

也就導致了我的實驗在我實驗了好幾百次之後不得不以失敗而告終。

畢竟這只是我個人做的,很多方法不好操控,沒有借用任何高科技手段,驗證這個猜想還是比較難的。


西安市精神病院院長


首先我是個一個工學博士一年級在讀的學生,其次我接下來的觀點只由我本人負責,與學校無關,與父母無關,與國家的教育模式無關。如果要噴請噴我本人,請勿涉及其他人員。

題主的問題思路很明確,只是把剛體用鋼材來描述可能會讓材料學的同學表示不滿。如果只考慮理想狀態,我們把不妨把模型簡化為一般的剛體模型:把地球簡化為一個質點,把繞其一圈的鋼材簡化為具有絕對剛度不會形變的鋼圈,同時把地球的引力場簡化為以質點為中心的均勻發散磁場,最後我們把整個模型放置於真空環境中,從理論力學角度來分析,均勻鋼圈各個方向上所受的力相互抵消,因此呈現出"懸浮"的狀態。

但是,理想實驗畢竟屬於理想,考慮現實狀態,比如地球不是均勻球體,各部分引力常量不同導致引力不同,鋼材無法保證絕對剛度。綜上,我給出兩種情形可供參考:

1.假如鋼材具有良好的塑性,那麼鋼材會被壓縮,最終緊貼在地球表面上。

2.假如鋼材不具有良好的塑形,且脆性很大,那麼鋼材會呈現出多段崩塌的狀態,以一小段一小段的形式折斷後散落在地球表面上。

以上觀點僅代表個人看法,如有異議,歡迎討論。



Cardiac


如果圍赤道做一個鋼圈,鋼圈每個位置離地面固定一米,焊接後圈是會落地,還是懸浮在一米的空中?

從理論上來看這個鋼圈懸浮在空中是沒有問題的,但這只是理想球體下的理想狀態,為什麼這麼說呢?難道我們地球不是一個理想球體嗎?為什麼理想球體下還要加一個理想狀態?

一、地球是一個理想球體嗎?

幾乎所有的照片中,我們地球都是一個完美地的球體,但這是在大尺度條件下給我們的感覺,其實地球的形狀是非常不規則的,這兩兩個原因,一個是地球是一個岩石質天體,存在高山與裂谷,第二是地球自轉的離心作用,赤道(6378km)會比兩極(6357km)的半徑大上21KM左右,是不是很神奇?其實這在中學地理早有學習!

這是地球有一些誇張的形狀,我們可以清楚看到突出與下陷的區域,距離太空最近的也並非我們熟悉珠穆朗瑪峰,而是南美厄瓜多爾的欽博拉索山,距離地心最遠,距離太空最近!從這個層面上看,地球甚至連一個大致的球體都保不住,更不要說理想球體了!不過要提醒下太陽也許是太陽系內最接近理想球體的天體,因為它的直徑高達1.392*10⁶千米,但赤道之比兩極大10KM,這誤差相當於十四萬分之一,即使我們製造一個鋼球也比較難做到如此精度!

二、為什麼理想球體下還需要理想狀態?

地球圍繞太陽公轉,理論上是一個正圓形,但地球的公轉軌道是一個橢圓形,為什麼呢,因為只有在理想的狀態下,比如不受任何干擾的因素下才能走出正圓形軌道,而且極容易被極其微小的因素打破這個平衡,那麼將再也回不到原來的正圓軌道狀態!因此在理想地球赤道上上方1M處的鋼圈是無法保持這個狀態的,任何的擾動都會讓他落下,而另一邊則高於1M的位置,並且可能會輪流落到地面,形成一個繞地球赤道的呼啦圈!


星辰大海路上的種花家




題主提出的這個問題過於理想化了。這個問題有非常多的條件是無法滿足的。

1.首先地球並不是完美的球形,即使整體是個水球,也不能保證高度差一定小於一米。何況由於月球和太陽的引力,地球上潮水的高度相差最大在13到15米。

2.你這個鋼圈,鋼條的剛度不能保持完美的圓形。在鋼圈曲率和地球的理想曲率相等的情況下,鋼圈材料和結構使局部的變形是必然的。也就是說,鋼圈的剛度抵抗不住地球對各個位置引力產生的變形。

3.即使鋼圈的剛度足夠,由於地球上各個位置的引力大小是不同的,鋼圈各點的受力大小也不一樣,所以理想的鋼圈受力也不均勻。



4.即使以上條件都能滿足理想,地球的質心和鐵環的重心也不會在一個點上,因為地球也不是一個質量均勻的球體。更何況由於太陽和月球的引力,再加上地球的自轉,地球的質心位置是在隨時變化的。地球質心和鋼環重心不重合,就不會穩定。

總之鋼環無論做怎樣的假設,也不可能懸在空中。


仰望星空


不得不說,這個假設很新穎、很大膽。也看了一些前者回答和網友評論,很多答主在問題的假設條件上做了“功課”,多表示地球不是規則圓形、材料剛性不足等等,最終結論是這個鋼圈沒法實現。

而回歸問題的本質核心,是假設這個鐵環已經建成了,結構也很穩定,不會斷裂,最後這個鐵環是否可以懸浮在空中?

在此,小編首先拋出答案是“不能”;然後再結合自己知識點,予以相關解釋和說明。

在解釋之前,還賣個關子,囉嗦兩句。

1、在題目假設成立的前提下,還假設地球是均勻的球體,且地表海拔各處完全一樣,簡單的講就是赤道上的鐵環是標準的圓形,圓心與地球的球心共一個點。

2、地球置於太空,對自身而言沒有重力概念,而鐵環首尾相連,整體外觀表現也是不顯重力的。

那麼,這樣一個鐵環,為什麼不能懸浮在赤道上呢?

原因歸結到底還是受力不均,雖然說鐵環整體不顯重力,但鐵環還會受到地球磁場引力和月球潮汐引力。

1、地球磁場引力

地球有磁場,這毫無疑問。無論將地球看成理想的條形磁體,還是將地球理解成均勻球形磁體,其磁場方向都是由地理南極(磁場北極)出來指向地理北極(磁場南極)。

第一步:在地球赤道外部空間,可以看成是平行於地軸由南向北的均勻磁場。那麼,置於赤道外部懸浮的鐵環,會整體受到平行於地軸朝向北極的磁場引力,鐵環整體向北極運動。大致圖形如下:

第二步:地磁場方向並不是一直平行於地軸,這個我想不用解釋。當鐵環運動到某個高緯度上空(鐵環面與地軸還是垂直的),此時鐵環受力就略微複雜一點。

鐵環一共會受到四個力,磁場引力,地球重力,鐵環內部張力,鐵環切割磁場產生電流而使鐵環又受到一個力,四個力的大致方向如下圖。

這種情況,在鐵環在慣性作用下,會在北緯區域動盪一段時間,最終還是會在某個北緯上空停留懸浮。

2、月球潮汐引力

以上是單純考慮地球自身對鐵環的影響,然而我們地球身邊還有一個小弟——月球。地球上如此一個大工程,它不可能不“過問”一下。

萬有引力定律與距離的平方成反比,與兩者質量成正比。這麼大鐵環其質量不可小覷。而相對來說,月球離的並不遙遠,特別是其在近月點和遠月點的距離差別,由此產生的引力差值對鐵環的擾動,使得鐵環無法在上述某北緯上空穩定駐留。

那麼,此時的鐵環受力方向與大小,就要看月球處在地球的哪片上空。總體來說,鐵環會朝著月球的方向偏移,甚至會有某一段與地面發生接觸。這是一個長期的動態變化過程。

至於鐵環最終的穩定狀態,個人觀點是會垂直於赤道面、與地球軸心共一個旋轉軸自轉,其自轉有可能會被地球潮汐鎖定,形成類似於同步衛星那樣。


一週刊


答:現實當中不存在理想剛體,地球引力在各個位置也不均勻,離開地面1米的鋼圈,會被自身重力壓塌。


假設地球是一個完美的球體,半徑為R,赤道周長為C;那麼距離地面1米的鋼圈,周長為C':

C'=2π(R+1)=2πR+2π=C+6.28米;

也就是說,假如赤道周長為4萬公里,那麼比赤道半徑高1米的鋼圈,鋼圈周長只比赤道周長長6.28米。


數學模型

在理想情況下,假設鋼圈是理想剛體,地球是完美球體,鋼圈正好比地球赤道高一米,那麼鋼圈各處受力情況一樣,鋼圈就能懸浮於地面1米高處,鋼圈自身的強度相互支撐起自重。


物理模型

實際上,哪怕是理想情況,鋼圈的平衡也是不穩定的,稍受擾動就會塌陷;而且現實中沒有理想剛體,地球也並非完美球體,會有以下因素造成影響:

(1)沒有理想剛體,4萬公里長度的鋼圈,會被自身重力壓塌;別說4萬公里,哪怕是500米的鋼圈,把兩頭固定,也會被自身重力壓塌;

(2)地球各處引力不均勻,也並非理想球體,鋼圈受力的不平衡也會導致自身塌陷;

要想鋼圈離地面一定距離懸浮,可以在近地軌道上建造一圈鋼圈,然後以一定速度繞地軸自轉,使鋼圈的離心力正好抵消重力,有點類似未來的環地空間站。在地面附近的話,只能每隔一定距離建立一個支撐架來支撐重力。


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艾伯史密斯


我來提供一個可靠答案,會懸浮。我能用實物證明。

先把問題變一下,因為是立體世界,假設懸浮在地球上的不是一個鐵圈,而是一個空心圓球吧。

那麼我們不需要去製造這個圓球,而是我們地球本身就擁有這樣一個懸浮圓球,我們腳下踩得就是。

我們先回到地球是空心還是實心的問題。

地球,在太陽系中受到太陽的引力和公轉旋轉的離心率,處於一個各方引力平衡的失重狀態。

地球表面的物體受到整個地球引力的合力,合力的方向指向地球的核心,這個很容易理解。

那麼地球中心的物體,受到什麼力?

主流科學說,來自整個地球各個方向的巨大壓力。

我們就要問了,哪來的壓力?什麼是壓力?一個湯圓,放在掌心,握拳擠壓它這是壓力。沒有手擠壓地球,地球只有自身物質間的萬有引力。

用初中物理就能畫出地球上物質受到的引力方向和大小,從地表到地心,受到的引力合力大小是一個曲線變化的。

我們跳過這一段,直接說地球中心。地球中心的物質根本沒有受到任何壓力,相反是來自整個地球四面八方向外的引力,引力互相抵消,最終合力為零。地球中心的物質是處於懸浮。

懸浮有兩種可能,第一,出現一團圓形物體,與其他物體分離,懸浮於最中心,應該是旋轉運動的。他受到的引力平衡無法墜落於任何一個地方。第二,最中心空無,應該是氣體匯聚,稍重一點的物體會因為地球自轉的離心力甩出。

也就是說,不論地球中心怎麼懸浮,地球都應該是一個空心球。

接下來我們就回到這個題目,套在地球上的球殼會怎麼樣。

我們都知道一個現實地球下面有火山熔漿。這是液體物質,這個熔漿處於什麼位置?答案是處於球殼與下一層球表之間。用籃球來理解一下就是處於籃球外殼和內膽之間。

熔漿在內膽和外殼運動不平衡,流動不及時時,受到的壓力會造成一邊火山噴發,缺少熔漿的另一邊地陷。外殼擠壓的震動就是地震。

也就是說如果在地球外表之外再造一層鐵殼,只要密封得當,大氣層起到熔漿的作用,這個鐵球殼就穩定懸浮了。關於這個人造球殼受力不穩定,破裂的情況,我們就跳過不提。

…………

關於地球中心說有很多不同的觀點。比如三體作品的大劉,有一部科幻,講了一個地心文明,穿出地心,奔向宇宙的故事。但是大劉在地球球心結構上的論述是粗糙的。那個地心文明直到穿出地表,才接觸到海水液體。他就跳過了熔漿這一段。

為什麼球膽和球殼之間會出現熔漿呢?

答案是引力。

地表物質下沉類似於壓力。而地心物質的引力方向是指向地表。用物理引力知識可以簡單算出一個解,地球的地殼很薄,內膽很厚。所以熔漿一般是噴出地表,而不是噴向地心。

熔漿層的受力不是引力合力為零,而是真實腹背受敵的雙重擠壓力。

壓力增加,密度增加,溫度升高。

地球總質量大於一定程度的時候,引力帶來的溫度升高,達到岩石融化的溫度就會出現熔漿。

如果另外一個星球,總質量不如地球,在岩漿層位置的溫度雖然也高,但是不能成為液體。

大劉說的地心文明如果存在,他們所處的地球一定比我們的地球大,否則沒有足夠大的球心空間供他們文明生存。一旦擁有這麼大的質量就必然會有熔漿層液態區域。

這就解釋了當前主流科學。涉及的幾個重要問題。

第一地球磁場。

第二地震預測。

第三行星探測。

地球的磁場來源於地殼和內膽之間的相對轉動速度不均衡。外殼和內膽是相對轉動的,而不是相對靜止。熔漿是潤滑劑。這就是說質量小的星球沒有熔漿層就不會有整體磁場。這也能夠解釋為什麼地球在地質層上,能夠檢測到地球磁極變化。

我們現在的地震預測算法,是建立在地球是實心球的基礎上。所以我們的測算結果錯的離譜,對地球的波測數據總是與理論數據相差極大。

行星探測是指當前官方科學,所說某某行星內部有地下液態水。行星的內部熱量是怎麼來的?球表溫度是太陽光照。內部熱量是行星自身引力帶來的密度增加溫度升高。因為引力是持續的,所以這個熱量升高是持續的,除非行星的物體質量少於一定值。至於引力帶來的溫度是否能夠保留液態水,主要是看行星的保溫效果。如果行星的引力不斷地產生熱量,熱量快速的輻射進入太空,那麼這個行星就是寒冷的,不會有地下液態水。判斷一個行星是否有地下液態水的標準不是看行星離恆星的距離,而是看這個行星的質量大小。當行星像地球這樣大的程度。他不光能產生內熱,還能融化岩石產生熔漿,內外旋轉產生磁場,能抵抗太陽風暴,保留一定的大氣層。

我以前玩貼吧的時候還對空心地球自轉軸帶來的問題也論述過,反正只要建立在地球空心的基礎上,很多結論都不難得出。

比如,地球質量臨界值多大才會出現熔漿?不同質量下,熔漿層在地表到地心半徑的什麼比例位置?地心空間佔地球體積的大小比例與地球質量密度的關係?地心文明站在內膽上的重力有多大等等。

如果把這個問題進一步往外推,就是宇宙模型,我們所處的這整個宇宙如果是一片無垠“大地”中的一個氣泡,這個氣泡像地球球心一樣處於引力平衡的懸浮狀態,這個氣泡收縮膨脹,這樣就能夠解釋很多宇宙的問題。但是,再往下說就是屬於玄幻內容。不說了沒意思。

捎帶提一下古人的智慧,還記得盤古開天地嗎?盤古開天地描述的不是一個地表空間,而是一個混沌的地心空間。眼睛做太陽,月亮,撐天的柱子,描述的都是地心世界,只有地心世界才需要這樣做。

這些神話傳說的出現,是建立在古人哲學思考基礎上的。這些思考的結果和方向有對有錯。但是,對此地球這些文明神話的思考邏輯,我們自豪的發現,中國古人的思考是最成功的。上帝創世的神話邏輯,對此下來就是小白文的水平。

中國古代有玉佩,其中有一種內空的雙環形玉佩造型,我猜測可能是空心地球的模型,更可能只是為了好看,沒有任何文字記載,能夠說明那是古人的地球模型設計。但是如果有古人真這麼執著的想過,是會通過生物遺傳,把他的想法遺傳給後代,後人心血來潮就做出這種玉佩設計的。這一點我在悟空問答的另一個回答中有過論述。


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