如果重力加速度足夠大,距離足夠遠,沒有阻力,物體下落速度是否能超過光速?

現在我們知道,宇宙中最大速度是光速
但重力加速度是非常大的
如果有一個質量足夠大的天體,重力加速度就很大,
那會不會有一個物體離天體足夠遠,保證它加速時間足夠超過光速?


黑洞的史瓦西半徑r=2GM/c^2,換言之即是逃逸速度為光速。
也就是在無窮遠處進行加速到了黑洞邊緣,速度才可能達到光速。
然而無窮遠處只是一個理論上才存在的點罷了。


不能,引力隨著距離增大而減弱,可以嘗試用微積分求極限,速度應該是收斂的。


不能,這個問題可以用很簡單的物體運動速度不能超過光速來回答,當然如果非要證明也是可以證明的,這裡懶得寫過程因為已經躺床上了2333

多一句嘴,如果你想到了某種情況物體能超光速,那麼一定是你錯了,請來問你錯在哪裡,而不是問對不對。


主要有兩個障礙。一是引力是隨距離平方遞減的,恆定重力G=mg只是在小範圍內使用。二是有相對論效應,速度大的時候,質量會變大,雖然一直在加速,但加速度越來越小,恆定力產生光速需要的時間趨於無窮。


不能。達到光速的話,動能也是無窮大,需要無窮大的引力勢能轉化,需要這個星球無窮大的質量


從無窮遠點處積分。不可能速度無限大。


第二宇宙速度和第三宇宙速度是怎麼推導的你知道嗎?


不能,
重力實際上是引力,引力的傳播實際上存在速度上限,這個上限實際是光速。當物體運動速度等於光速,原來的引力不能繼續作用於這個物體,因此這個物體不會再有加速度

另外一個方面,存在質量的物體是不可能達到光速的,只有像光子這一類質量為零的粒子才能以光速運行

引力實際是空間的彎曲,不知道從這個角度怎麼解釋這個問題


有質量無法達到光速


假設天體半徑為R,物體從無窮遠處運動到天體表面,重力勢能減少量frac{GMm}{R} 。若物體初速度為零,根據狹義相對論,物體動能增量frac{mv^{2} }{2sqrt{1-frac{v^{2} }{c^{2} }  } } 。由於機械能守恆,重力勢能減少量等於動能增量,速度v顯然不可能達到光速。


極限就是光速。

你根據萬有引力公式計算引力F,計算從無窮遠處到星球表面對下落物體做的功,根據做的功完全轉化為動能進行計算,就可以得到當速度為光速時星球質量和半徑的關係,這就是史瓦西半徑的計算方法,非常簡單。

物體速度不會超過光速,愛因斯坦告訴我們的。

如果地球的質量全集中到9mm半徑的球體內,物體落進去,達到光速。


你猜猜看,引力勢能應該怎麼計算?


這種問題哪裡用得到相對論,
顯然重力為GMm/r^2,
在星球半徑為R的情況下,
無窮遠處落下的物體勢能為重力GMm/r^2在R到∞上的反常積分,
即GMm/R,也就是說一個物體從無窮遠處落下時,
到達地球表面的動能為在地球表面受到的重力乘以地球半徑6.3×10^6,
解得速度約為一萬米每秒左右,這就是最大速度,
離光速還差得遠呢


可以不再出現這種問題了嗎?


怎麼都認為不能呢?

掉入黑洞算什麼?


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