牛顿大炮

牛顿大炮（）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。

思想实验 
这个实验来自《自然哲学的数学原理》第三卷“论宇宙的系统”（）中的第5到8页，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 
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。

相关条目 

 物理学
 宇宙速度
 牛顿万有引力定律

参考文献

外部链接 
 Bucknell.edu – Astronomy 101 Specials: Newton's Cannonball and the Speed of Orbiting Objects 
 Drawing in the 1731 (2nd) edition of 'A Treatise of the System of the World' @ Google books 
 Newton's Cannon animation

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