重力加速度概念
重力加速度(Gravitational acceleration)是一个物体只受重力作用的情况下所具有的加速度,也叫自由落体加速度,用g表示。重力加速度方向竖直向下。
为了便于计算,常在计算中取其近似值约为g=9.8m/s²。
在月球、其他行星或星体表面附近物体的下落加速度,则分别称月球重力加速度、某行星或星体重力加速度,这些加速度的大小取决于每个星球的质量和半径。
重力加速度的改变
在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的,与物体的质量无关。
重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显著减小,此时不能认为g为常数。
距离地面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。
这是由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。
物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,同时由于地球是两极略扁的球体,纬度越高,万有引力作用的半径越小,万有引力越大,以上两个原因导致重力将随之增大,重力加速度也变大。
课本和辅导书上常看到的重力加速度值g=9.8m/s²实际上是大概值,并不精确。
如果要找某地g的精确值,最简单的就是利用单摆来测定当地的重力加速度了。
南极、北极与赤道的重力加速度
地理南北极重力加速度比赤道的加速度大。在这里,我们做一个分析:
首先,由于地球不是标准的球形,而是椭圆体。因此”距离地心近”的两极万有引力大一些,自然重力加速度也较大。
从天体学的相关知识(F向=mrω2)可知,赤道附近的向心力大。
相对而言,物体在北极(或者说两极)向心力为零,根据矢量运算法则自然重力也就大一些。
综上两个因素所述:
1、南北极万有引力较大;
2、南北极没有向心力。
重力加速度值
一般重力加速度值g=9.8m/s2实际上是大概值,并不精确。在题目中未给定时,使用该值进行计算,而一般题目为了计算简便,多使用g=10m/s2。如果要找某地g的精确值,最简单的就是利用单摆来测定当地的重力加速度了。
下面给出了不同纬度的重力加速度值:
赤道附近重力加速度g=9.780m/s²;
广州重力加速度g=9.788m/s²;
武汉重力加速度g=9.794m/s²;
上海重力加速度g=9.794m/s²;
东京重力加速度g=9.798m/s²;
北京重力加速度g=9.801m/s²;
纽约重力加速度g=9.803m/s²;
莫斯科重力加速度g=9.816m/s²;
北极地区重力加速度g=9.832m/s²;
以赤道(纬度为0)为例,给出重力加速度随海拔变化:
高度0km的重力加速度 9.780 m/s²;
高度4 km的重力加速度 9.768 m/s²;
高度8 km的重力加速度 9.756 m/s²;
高度12 km的重力加速度 9.743 m/s²;
高度16 km的重力加速度 9.731 m/s²;
高度20 km的重力加速度 9.719 m/s²;