假設在偏離地心無限近處挖了一條通道,貫穿地球,如圖,在洞口處一個人無初速度自由下落,會發生什麼事情?


這是一個經典的結論: 真空無阻尼的結果是以地心為平衡點做簡諧運動, 有阻尼則會做阻尼振動最終停在地心. 對於如題主圖中所示偏離地心的情形也有相同的結論.

對於這一結果可以有一個簡單的論證. 忽略自轉, 忽略地球的內部結構將地球視作均勻球體, 將人近似視作質點. 設質點所在的位置為x, 地球半徑為R. 容易證明x<r<R的球殼對人無引力作用(參考: 今天才知道,空殼星球的內部是沒有重力的), 只需考慮r<x的球的重力作用, 而容易證明這又等效於位於r=0處同等質量的質點的引力作用, 因此F=-Gfrac{mfrac{4}{3}pi x^3
ho}{x^2}=-frac{4pi
ho Gm}{3}x, 其中
ho為地球平均密度. 這正是簡諧運動的受力. 還可以知道這個往返振動的周期是T=2pisqrt{frac{3}{4pi
ho G}}=84min.

對於偏離地心的情形注意到受力的分量和內層球體半徑變化的sin	heta抵消, 與不偏離地心的情形相同.

如果考慮地球的自轉, 即考慮Coriolis力可以參考這個問題: 地球在自轉。現在挖一個隧道,使得一個小球從一端進入,從另一端出來,當中僅受引力作用,不和隧道壁有任何接觸。這樣的隧道是直線嗎?如果不是,是怎樣的曲線?出口和入口是地球上相對的兩個點嗎?


謝謝邀請

首先地球有自轉,所以除了南北極,地面上線速度大於地心,所以人會貼著洞的一邊滑下去的。

如果洞壁光滑,但有空氣阻力,你還是會來回振蕩N次之後就會停留在近地心處。

如果沒有空氣,你會因為缺氧,失重而窒息。

如果穿上航天服。。。

好吧,如果沒有空氣,洞面絕對光滑,而且你還不會掛,你會在出口另一端達到速度為零。

如果洞另一端有個人的話可以剛好把你接到。你用了42分鐘到達地球另一端。這是理想實驗。

好玩的是,不管你用什麼角度挖這個隧道,也就是到地球上任何位置,通過的時間都是42min。

具體的解法 @andrew shen 已經給出了。


從理想的物理的角度是往複運動,從實際的角度是被地心溫度燙死。


具體請看大劉小說《地球大炮》


參見《全面回憶》2012版,倫敦到澳大利亞的穿地心穿梭機


來自高妙......


被摩擦死。

為神馬偏離地心?

地球也不是完美球體,怎樣能無限近?


我在想,為什麼沒人去挖這個洞呢。


我就知道不止我一個人這麼想過!!

四年前跟我的高中物理老師提過這個問題


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