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史瓦西半径

来 源:   发布时间:2019-05-31 移动版

概括:这道题是戎馅谠同学的课后物理练习题,主要是关于史瓦西半径,指导老师为殳老师。史瓦西半径是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。

题目:史瓦西半径

解:

按公式 :早旭阅读,个人图书馆,在线,中华水网


2 × 6.67 × 10^-11 N (米^2) × 1.989×10^30 (kg) / 8.98755 × 10^16  (米^2)

计算后约等于:2952 m

举一反三

例1: 【任何物体只要其实际半径小于其史瓦西半径就叫黑洞?那个物体要是天体吗?或者是得是恒星?】[物理练习题]


思路提示:

理论上是这样的.黑洞是恒星死亡后的一种产物,所以,它也是一种天体.但是,黑洞只是另一种天体,不是恒星.

例2: 黑洞史瓦西半径内是另一个宇宙你信么?如果是那另一个宇宙中的最快速度是多少呢?光速的成因最有可能是宇宙总能量和总质量决定的,因黑洞具有能量,如果黑洞内存在另一个宇宙,通[物理练习题]


思路提示:

不管你们信不信,至少我信.

首先我们的宇宙五种力还有一种没有观测出来,除了引力,电磁力,弱核力,强核力之外,旋转力暂时不明了,这个可是一个巨大的不确定性,我们不去怀疑相对论的准确性,但是就这第五种力来说,他能带给我们宇宙多少认知的变化还是个未知数,引力都可以让光线无法逃逸,而现在的科学手段都可以让光速变慢,我们为什么不相信我们能让光速变快呢?

而另外的宇宙中的速度,我觉得讨论也没有意义,生命的长短,时间的推移,都是无法让人预测的.科学与幻想之间,在讨论宇宙中,是一样重要的.

看到你的补充,宇宙总质量和光速来算出另一个宇宙的速度,这是可行的,但是不同的密度,质量,包括黑洞的质量都不一样,那么光如果通过虫洞的时候保持非真空条件下穿过,或者真空,那他们速度都不一样,也许另一个宇宙没有重力,而且,现在已经有超越光速的存在,所以,我觉得另一个宇宙中很有可能光的速度是一个变量.其实我一直觉得 黑洞的另一端很有可能还在这个宇宙中,比如遥远的类星体.

例3: 【我知道物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞.地球的史瓦西半径只有约9毫米.但是地球是黑洞吗可以用自己的话来解释一下什么是黑洞吗?】[物理练习题]


思路提示:

黑洞是这样定义的,一个恒星内的物质受其自身引力而向内部塌索,由于粒子之间存在泡利不相容力,所以小质量的恒星在塌索到一定程度便会停止塌索,但如果恒星的引力足够大,任何理都不能阻止其塌索,就会形成黑洞.

由逃逸速度v=(GM/R)开平方可知,M/R的值(星体的质量和半径的比值)越大逃逸速度越大,而所谓史瓦西半径就是指如果一个天体的质量都集中再地心,那么在距离该天体小于史瓦西半径时,逃逸速度大于光速,也就是说,光不能逃逸

例4: 【史瓦西半径是什么?为什么星体的半径小于史瓦西半径时会变成黑洞?】[物理练习题]


思路提示:

史瓦西半径其实是逃逸速度为光速时,物体质量对应的半径.如同第二宇宙速度一定知道吧?那是对应于地球质量和半径,计算出来物体可以脱离地球引力的速度.那么如果知道一个天体的质量,设定光速为逃逸速度.同样很容易计算出相应半径对吗?这个半径就是该天体的“史瓦西半径”.所以史瓦西半径并不仅适用于黑洞.而是适用所有物质.比如太阳的史瓦西半径是3km.而地球只有9mm!只是一般物体自身体积远大于史瓦西半径,失去了实际意义.而黑洞半径小于史瓦西半径.所以对它意义重大.史瓦西半径是我们观察黑洞的临界视界.就是我们所能看到的一切,无论光或是射线、电波,都在黑洞的史瓦西半径以外.一进入这个半径,连光也跑不了.我们也就无从知道里面到底发生了什么了.

例5: 为何小于史瓦西半径的天体是黑洞不要复制的好.通俗的好.[物理练习题]


思路提示:

额.上面几位说的不对吧.

史瓦西半径,又称临界球面,引力半径,无论是任何物体,一旦进入史瓦西半径,便无法逃脱,与洛希极限有点像.为此,许多行星都在这方面占了便宜,尤其是大行星,因为临界球面的半径与天体质量呈正比,大行星的临界半径自然要大一点,这样,许多误入其途的小型天体,在被大行星的引力半径吸引之后,进入了洛希极限,被行星引力压成了碎饼,其碎片环绕在行星左右,变成了大行星的光环.

其实呢,楼主的问题很简单,通俗点说,就是因为物体一旦达到或小于引力半径,其质量便迅速提高,以至于达到光也无法逃脱的地步.黑洞就像一种吸光材料,而且自身也不会发光.由此一来,由于光无法反射黑洞,自然连高精的天文望远镜也无法察觉.反过来想,引力与质量的大小一部分也取决于离引力半径的长短,这样,也只有达到引力半径的星体,才能有连光也无法逃脱的引力,自然就是只有达到引力半径的星体,才能是黑洞啦.其实,任何星体都有自己的引力半径.比如说地球,只不过这个半径太小了,只有9毫米.再比如普通的物体(如果可以的话),都有自己的引力半径.太阳也有,不过也只是3公里.一般来说,有能力达到引力半径的星体必须是太阳质量的4倍以上.而变成黑洞以后,黑洞的捕获范围,也就是以引力半径为圆半径的一个面积.可想而知,太阳如果变成黑洞,它也占不到什么优势~(天哪,如果地球变成黑洞的话.)

一楼的的公式虽然没错,但M不是天体质量吧,我记得好象是天体变为黑洞后黑洞的质量~

相关思考练习题:

题1:史瓦西半径的半径公式

点拨:史瓦西半径(Schwarzschild radius)的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。该值的含义是,如果特定质量的物质被压缩到该半径值之内,将没有任何已知类型的力可以阻止该物质自身重力将自己压缩成一个奇点。它将物件的逃逸速度设为光速,...

题2:谁能帮忙解释一下史瓦西半径,

点拨:史瓦西半径是任何具重力的质量之临界半径。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 一个...

题3:一个成年人的史瓦西半径大约是多少?

点拨:任何有质量的物体都有其史瓦西半径。R=M·(2G/C^2)。质量全在史瓦西半径内的才是黑洞。 按公式你可以自己计算一下。其中2G/C^2是常数,按国际单位制为1.48x10^-27。假设一个成年人质量为68kg,则史瓦西半径R约10^-26米。---比电子半径9x10^-17米...

题4:史瓦西半径的由来

点拨:史瓦西半径是卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild、也有翻译做卡尔·史瓦兹旭尔得)于1915年针对广义相对论方程关于球状物质分布的解,此解的一个结果是可能存在黑洞。他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。根据爱因斯坦的...

题5:用史瓦西半径求密度是正确的吗?

点拨:史瓦西半径(Schwarzschild radius)的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。该值的含义是,如果特定质量的物质被压缩到该半径值之内,将没有任何已知类型的力可以阻止该物质自身重力将自己压缩成一个奇点。它将物件的逃逸速度设为光速,... 转载请注明出处: https://www.chndk.com/view-146172-1.html

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