02.26 一个距离黑洞无限远的物体相对于黑洞的重力势能有多大?

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在中学阶段曾学过重力势能,很多人依然记得当时学过的重力势能的表达式Ep=mgh,等式左边的Ep代表重力势能,等式右边的m为物体的质量,g为重力加速度,h是物体距离地面的高度。从这个表达式中可以看到,物体离地面越高,其重力势能就越大。

看到这个表达式,有人经常问这样的问题:离地面很高的位置,重力势能就会很大,物体从那样的高度掉到地面上,重力势能转化为动能,物体的速度是不是就非常大?大到能够达到光速?

物体从高处掉下来速度不可能达到光速,远处的陨石掉到地面上速度最多也就是70千米每秒多一点,之所以不能继续增大是因为g不是一个定值。中学阶段一般只研究地面附近的情况,在地面附近重力加速度g可以认为是一个定值,而在离地面很远的位置重力加速度会变小,并且是与到地心距离的平方成反比,g减小非常快。

Ep=mgh只是中学阶段的重力势能表达式,在这个表达式中规定物体在地面处的势能为0。如果是涉及到大尺度的情况下,一般规定无穷远处的引力势能为0。物体由无穷远处掉到地球的过程中万有引力对物体做正功,物体的引力势能会减少,并且万有引力做了多少功,引力势能就减少多少。这样可以推出物体在地球附近的引力势能表达式为Ep=-GMm/r,其中M为地球的质量,m为物体的质量,G为万有引力常量,r为物体到地心的距离。从这个表达式中就可以看出,物体从无穷远处到达了地球,它并非是减少了无穷多的重力势能。

同样的道理,物体和黑洞组成的系统的引力势能也是将无穷远处定义为势能为0,物体由无穷远处到达黑洞附近引力势能要减少,减少的引力势能也并非是无穷大。物体掉到黑洞中,速度不会是无穷大。另外由于相对论效应,物体的速度也不会达到光速。


刁博


地球温度空气差埸龙卷台风;

各恒星类协已能旋运输导出;

建议人们别相信宇有暗物质;

也别忽悠太极内能转乱黑洞。


李志勇LZY


物体既与黑洞没有引力关系了,它的重为势能为它所处的相对位置决定,物体质量越大,位置越高,该物体具有的重为势能越大。其表达式为Ep=Mgh。


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请注意这个无限远,不在黑洞视界,离开黑洞几十亿甚至几百亿光年的距离,该物体与黑洞不存在重力势能。如果时空发生逆转,在未来的多少年后,会产生重力势能,遂渐被黑洞吞噬。


自然风161212381


运动到黑洞视界后,重力势能可使其达到光速。


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