活動(dòng)設(shè)計(jì)

重力井

你曾經(jīng)想過(guò)用衛(wèi)星和行星的軌道做實(shí)驗(yàn)嗎？是時(shí)候做一個(gè)重力模擬器了！實(shí)驗(yàn)條件及材料

●呼啦圈——越大越好

●非常有彈性的布料，大小應(yīng)該足夠覆蓋整個(gè)呼啦圈——我們使用的是一種聚酯混紡面料，含有很高比例的彈性纖維/萊卡/氨綸

●棉布膠帶或電工膠帶

●剪刀

●比較重的球，例如曲棍球

●比較輕的球，例如壁球或高彈球

活動(dòng)步驟

（1）找一個(gè)空曠的地方，鋪好準(zhǔn)備的布料，將呼啦圈平放在布料上。

（2）用膠帶把呼啦圈直接粘在布料上。每隔5～10厘米的距離粘一段膠帶，直到將呼啦圈一整圈都粘在布料上。

（3）將粘好的布料及呼啦圈整體翻過(guò)來(lái)。

（4）用一些椅子或桌子圍成一圈，把呼啦圈放在中間，在布料正下方留出一些空間。

（5）將比較重的球放在布料中間。然后，試著把比較輕的球繞著重的球轉(zhuǎn)1圈。觀察有什么現(xiàn)象？

（6）將比較輕的球放在布料中間。然后，試著將比較重的球在輕的球周圍轉(zhuǎn)1圈。比較一下，輕一點(diǎn)的球和重一點(diǎn)的球，哪一個(gè)在中間時(shí)轉(zhuǎn)的效果更好一些？

活動(dòng)概述

在我們的日常生活中，地球引力的表現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，物體會(huì)向下掉落。但是對(duì)于恒星、行星和衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，事情就沒(méi)那么簡(jiǎn)單了。

重力作用于所有物體之間，并且是每時(shí)每刻。力的大小取決于2件事——物體之間的距離，以及它們的質(zhì)量。在地球上也是如此，只是我們的地球比附近的任何東西都要大得多，而且也比任何更大的東西都要近得多。

本次實(shí)驗(yàn)形象地為我們說(shuō)明了一種理解太空重力的方法。在太空中，每一個(gè)物體周圍都有一個(gè)“重力井”，在我們模擬器的布料中，每個(gè)球的周圍都有一部分凹陷，它就是重力井的例證。重力井的斜率可以告訴你重力在這一點(diǎn)的拉力有多大——它越靠近球就越強(qiáng)。重力井的深度可以告訴你需要多少能量才能逃脫重力井，同樣的，離物體越近，逃離的能量就需要大得多。

在本次實(shí)驗(yàn)中，2個(gè)重力井相互作用。當(dāng)一個(gè)較輕的物體遇到一個(gè)較重的物體時(shí)，它可能會(huì)開(kāi)始繞軌道運(yùn)行。這在現(xiàn)實(shí)生活中也會(huì)發(fā)生——科學(xué)家們認(rèn)為火星的2個(gè)衛(wèi)星都是被捕獲的小行星。而當(dāng)一個(gè)較重的物體遇到一個(gè)較輕的物體時(shí)，情況就不那么好了。較輕的物體可能會(huì)被猛烈地拋向太陽(yáng)或外太空。某些行星可能會(huì)從它們的星系中被完全驅(qū)逐出去，成為流浪行星。這不僅僅是個(gè)理論——天文學(xué)家已經(jīng)在太空中發(fā)現(xiàn)了它們。

這些猛烈的投擲也有積極的用途，比如，航天器可以利用重力井進(jìn)行引力彈弓操作。從本質(zhì)上說(shuō)，它們飛得離行星很近，可以利用行星的引力加速、減速或改變路徑。帕克太陽(yáng)探測(cè)器在接近太陽(yáng)的過(guò)程中將使用7次引力彈弓，而旅行者1號(hào)在掠過(guò)木星和土星時(shí)的遭遇則意味著它現(xiàn)在有足夠的速度完全逃離太陽(yáng)系。