理想情况下,一个苹果从无穷远的地方落向地球会达到光速吗?


理想情况下,一个苹果从无穷远的地方落向地球会达到光速吗?


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理想情况下,一个苹果从无穷远的地方落向地球会达到光速吗?


简单回答:不会达到光速 。
即使在理想情况下 , 不考虑其他星球影响 , 不考虑阻力因素 , 一个苹果从无穷远的地方落向地球 , 最终也不会达到光速 , 而是会远远小于光速 。
自由落体的物体 , 速度的计算公式为v=gt , 仅从公式来看 , 只要时间一直持续下去 , 物体的速度就能达到光速 , 甚至超越光速 , 但其实这是对公式的误解 。

首先 , 重力加速度g并不是固定不变的 , 会随着高度发生变化 。 上面的公式仅适用于距离地面比较近的范围 , 由于距离地球较近 , 重力加速度的变化就可以忽略不计 。
同时 , 公式本身仅适用于低速世界 , 随着速度越来越快 , 当速度接近亚光速时 , 就必须考虑到相对论效应带来的影响 。
最直接的影响就是质增效应 , 物体的速度越快 , 质量就越大 。 随着速度越来越快 , 物体的质量会越来越大 , 再让物体继续加速 , 就需要更多的能量才可以 。

而物体的物体无限接近光速 , 就需要无穷多的能量才可以做到 , 即便是整个宇宙的能量都不够用 , 这显然是不可能的事情 。
那么 , 一个苹果从无穷远的地方 , 就能无限接近光速吗?
并不是 , 不但不能无限接近光速 , 反而比光速要小很多 。 这是机械能守恒决定的 。
苹果掉落的过程 , 其实就是势能转化为动能的过程 , 这个过程就是机械能守恒的过程 。
引力的作用范围是无限远 , 相当于在无限远处的动能为零 , 而机械势能无限大 。 苹果越是接近地面 , 加速度就越大 , 最终达到重力加速度9.8米平方秒 。
根据机械守恒定律 , 在理想情况下 , 苹果的最终速度也只能是11.2千米每秒 。
大家对这个速度是不是很熟悉?没错 , 这不就是第二宇宙速度吗?这并非偶然 , 而是必然的结果 。
第二宇宙速度是什么?就是逃逸地球引力的速度 , 其实就相当于以这个速度飞行能飞到距离地球无穷远的地方 。

那么如今的过程恰恰是反过来:在无穷远的地方落向地球 , 最终的速度当然是11.2千米每秒 。 两个过程其实就是动能与势能的转换 , 本质上是一样的 。
【理想情况下,一个苹果从无穷远的地方落向地球会达到光速吗?】所以说 , 无论从多远的地方落向地球 , 最终的速度不但不能超越光速 , 而且还有极限速度:11.2千米每秒 , 也就是宇宙第二速度!

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