每當一個物體正進行加速運動,根據牛頓第二定律,便可知一定有淨力作用在物體上。如自由落體有重力加速度,便是引力 (gravity) 的作用。下方的問題旨在先回顧引力的作用,以連繫重力加速度:
【問題 1】一個蘋果在重力作用下會以 \(9.8\; \text{m}\ {{\text{s}}^{-2}}\) 的加速度自由下落。下列哪項是正確的敘述?
A. 沒有淨力會作用在蘋果上
B. 向上的淨力會作用在蘋果上
C. 向下的淨力會作用在蘋果上
D. 水平方向的淨力會作用在蘋果上
【題解】 蘋果受到地球重力的作用,就是蘋果的重量。換言之,其方向指向地球的中心。
你可在垂直運動模擬程式設定一個小球的下墜運動,觀察作用在小球上的力(忽略空氣阻力:設置空氣的密度等於零)。
另一方面,圍繞太陽公轉的行星是在進行圓周運動。換言之,行星有向心加速度。你可在萬有引力模擬程式設定星體的圓周運動進行探究,並回答下方的問題:
【問題 2】下列哪項是正確和最恰當的敘述?
A. 沒有淨力會作用在行星上
B. 沿運動方向的淨力會作用在行星上
C. 與運動方向垂直的淨力會作用在行星上
D. 指向太陽中心的淨力會作用在行星上
【題解】 根據牛頓第二定律,淨力與加速度的方向相同,所以作用於行星的淨力指向太陽中心。牛頓認為:
令蘋果下墜的力 與 令行星圍繞太陽公轉的力,它們是相同的。
換言之,我們身體的重量,就是身體與地球之間的萬有引力 (gravitational force)。