力的传递是否超越了光速?(超越光速存档)


这题明明问的是介质中力的传播,结果高赞洋洋洒洒说了半天真空中力场的传播...

力在固体中的传播速度一般都很快,不容易察觉到,所以很多人都没有建立起“力的传播需要时间”这一概念。

如上图,你在固体的左边施加一个力,会立刻在左边造成一个位移。但这个位移想要跑到右边去是需要一个过程的,这个过程其实就是机械波的传播,速度为声速。

声速主要取决于材料的弹性模量(相当于中学物理中的弹簧劲度系数)和密度,弹性模量越大,密度越小,声速越大。

金刚石的弹性模量高,密度又小,因此金刚石中的声速非常快,大约在 10~20 km/s。一般的金属(例如题中提到的铁)中,声速大多在几千米 /s。

弹性模量无穷大的情况,就是我们做题时经常采用的刚体假设。这在现实中是不存在的,声速必然是一个有限的值,这个值肯定远小于光速。

多说两句,纵波和横波变形的方式不一样,纵波主要是拉伸 / 压缩变形,而横波主要是剪切变形。这两种变形方式分别对应固体的杨氏模量和剪切模量,二者并不相同,因此纵波和横波在固体中的传播速度并不一致。

纵波的速度通常快于横波,因此纵波往往会先到达。而在地震中造成破坏的主要是横波,因此我们可以利用先到达的纵波来预警,提醒人们疏散。

此外,由于液体 / 气体不能抵抗剪切力,因此不能传播横波。很多地质学家也是借助这一性质,来判断地核中心是固态还是液态。

为什么土星光环那么薄?(为什么土星光环有时会消失)
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