A(穿越地心)比B(环绕地球)更快。
证明如下:
A在地表受到的加速度为g.随着不断接近地心,与运动方向相反位置的球体质量越多,此方向的引力增大;与运动方向相同位置的球体质量越小,此方向的引力减小.于是此过程中,合力指向地心,大小递减,到地心的瞬间合力为0.从地心飞出另一头地面的过程中,受力情况为进入地心时的镜像.总体过程,A受到的合力先减小到0,再重新增大到与初始等大反向,该力的减小与增大过程成镜像对称;加速度同理.
A在球体表面,初始重力势能为mgR,到达地心时重力势能全部转化为动能,速率达到最大值v,由mgR=½mv²,得v=√(2gR).
B绕球体表面做匀速圆周运动,根据向心力公式可得线速度大小v₁=√(gR).
同时可知B经过的路程s₁=πR,A经过的路程s₃=2R.
先假设A,B同时到达,用时为t.
为简化分析和计算,对速率同时约去√(gR),对路程同时约去πR,对时间同时约去t.(下文分析引用到的这些物理量全部采用约分后的值)
据以上分析,画出大致的v-t图.
其中,
l₁:B实际做匀速圆周运动
l₂:假如A做匀加速直线运动
l₃:A实际做变加速直线运动
l₁,l₂,l₃与横轴围成的图形面积s₁,s₂,s₃分别等于各自走过的路程.
从图形容易得到s₂=√2/2<s₃.
然而根据之前的分析应有s₃=2/π<s₂.
产生矛盾,故“A,B同时到达”假设不成立.
从图中分析可知,在假设同时到达的情况下,s₃比实际值s'₃大.即由l'₃与横轴围成的面积s'₃<s₃,故l'₃与横轴的右边交点要左移,即A比B更早到达.
欢迎纠错,但不接受任何关于否认现有数学、物理体系的言论.
