牛顿大炮
牛顿大炮（英语：Newton's cannonball）是物理学家艾萨克·牛顿阐述的一个思想实验。牛顿用这个实验来假设引力具有普适性，并且是行星运动的重要动力来源。这个实验出现在牛顿的著作《自然哲学的数学原理》中。[1]
思想实验
[编辑]这个实验来自《自然哲学的数学原理》第三卷“论宇宙的系统”（英语：On the system of the world）中的第5到8页[1]，牛顿设想有一门加农炮架在一座非常高的山的山顶上。如果在没有任何引力和空气阻力条件下，炮弹应该沿着发射的方向以一条直线的轨迹远离地球。如果有一个吸引力存在的话，炮弹会沿着一条不同的轨道运动，轨道的形状取决于炮弹的初始速度。如果速度低的话，炮弹就会直接掉在地球上。如（A）和（B）运行轨迹的初始水平速度分别在0到7000米/秒之间。
如果速度达到了所在海拔的第一宇宙速度，炮弹将会沿着一个固定的环形轨道环绕地球，就像月球一样。如（C）轨迹的初始水平速度是7300米/秒。
如果速度大于轨道速度，但小于第二宇宙速度的话，炮弹会沿着一个椭圆轨道环绕地球。如（D）轨迹的初始水平速度在7300米/秒到10000米/秒之间。
如果速度非常快，炮弹将会沿着一个抛物线（当速度恰好为第二宇宙速度）或者双曲线（当速度大于第二宇宙速度）轨道逃离地球。如（E）轨道的初始水平速度约大于10000米/秒。
其他出现的场景
[编辑]旅行者金唱片中收录了一张拍摄《自然哲学的数学原理》（第3卷，第6页）牛顿大炮插图的照片。[2][3]
相关条目
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参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Newton, Sir Isaac. A Treatise of the System of the World. London: F. Fayram. 1728 [2 June 2014]. （原始内容存档于2019-07-26）.
- ^ Sagan, Carl et al. (1978) Murmurs of Earth: The Voyager Interstellar Record. New York: Random House. ISBN 0-394-41047-5 (hardcover), ISBN 0-345-28396-1 (paperback)
- ^ 111 : page of book (Newton, System of the World) (jpg). [2015-12-01]. （原始内容存档于2014-07-28） （英语）.
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外部链接
[编辑]- Bucknell.edu – Astronomy 101 Specials: Newton's Cannonball and the Speed of Orbiting Objects （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Drawing in the 1731 (2nd) edition of 'A Treatise of the System of the World' @ Google books （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Newton's Cannon animation
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