重心vs质心
质心和重心是物理学研究中经常遇到的两个概念。这些也是最容易混淆的概念,人们经常交换使用它们,这是错误的。本文将解释质心和重心的区别,让读者有一个更清晰的认识。
刚体的质心也叫它的重心。然而,这只有在引力是一致的情况下才成立。由于假定地球的引力在所有地方都是一致的,所以质心和重心实际上是相同的。重心被定义为物体重量的平均位置。以地球为例,由于所有地方的引力都是相同的,每个质量元素的重量都是相同的,所以重心和质心是相同的。然而,在非均匀引力场中,重心和质心是不一样的。质心是一个固定的性质,它是物体质量的平均位置。这与重力无关。
在人造卫星的情况下,引力是不均匀的,在这种情况下,重心是指作用在卫星主体上的引力的平均位置。这显然导致了它的质心和重心之间的微小差异。
身体的质心与重心不重合,这是跑车制造商利用的特性,以保持尽可能低的质心,使汽车有更好的平衡。跳高运动员在进行背式跳高时,也会利用身体重心和重心之间的差异这一概念,在不接触高杆的情况下弯曲身体跳过高杆。它们弯曲身体以这样一种方式来越过横杆,尽管它们的质心没有越过横杆。
质心vs重心 •由于地球的引力是均匀的,所以在物理学研究中,质心和重心常被当作一个整体。 •然而,在非均匀重力场中,质心远离重心 •这一事实被设计师用来制造质量中心很低的汽车,以提供更好的平衡。 |
π的男人说
把跑车和跳高运动员相提并论是不正确的。这两个物体在同一个引力场中,所以它们的COM和COG是相同的。
一个更好的类比是一个非常高的摩天大楼(想象一个完美的矩形100层“盒子”)。这座摩天大楼的质心在50层。但重心会略低于49层左右,因为地球对摩天大楼底部的拉力比顶部略大。
波巴·费特说
非常感谢你的建筑类比。我已经看了一个小时关于重心的描述,试图理解为什么它和质心不一样,这是我第一次找到线索。大多数描述在同一点上都失败了,像“这显然是结果”这样的评论,什么也解释不了。现在我可以想象出巨大的煎饼、大型建筑、水袋、在歼星舰上着陆等等,这似乎完全是“显而易见的”。撑杆跳的事我也有点不舒服,所以我的直觉是对的。