物理学告诉我们,宇宙中的任何二个物体之间都存在相互吸引的万有引力。在地球表面物体遭到的万有引力叫做重力。重力的方向总是竖直向下。什么是竖直向下?在地球表面,物体自在下落的方向;或者悬挂重物的线所在的方向;或者垂直于水平面的方向都叫重力方向。重力的大小与物体的质量成反比,即1kg的物体遭到重力为9.8N。体重为50Kg的人体遭到的重力490N。纬度不同,同一个物体遭到的重力稍有不同。
由于地球的自转,除两极外,地球上其他地点的物体,都有一个绕地轴做近似匀速圆周运动且垂直指向地轴的向心力。因而,地球对物体的引力可分解为两个分力,一个方向指向地轴的分力,就是匀速圆周运动的向心力;另一个分力才是物体所受的重力。因为二极的物体不做圆周运动,没有向心力,赤道地区向心力与引力重合,引力就是重力。由于向心力很小,物体的重力大小才近似等于万有引力的大小。
重力方向是竖直向下,粗略地讲,重力方向均是指向球心,严格地讲,不一定指向地心,只要在赤道和两极是指向地心的。
物体的各个部分都受重力的作用。从效果上看,可以认为重力的作用集中于某一点,即物体的重心。重心的位置与物体的几何外形及质量分布有关。因而,人体有一个重心。
重心的作用,重心的高低与物体的稳定性有关。重心高稳定性差,重心低稳定性好,不倒翁就是重心低不易倒,拉石头的车子重心低不易倾倒,而拉草与棉花的车子,重心高易倾倒。人体在站立时易倾倒,而在蹲下时,就不易倾倒。
重心有时是变化的。当物体的外形或者质量分布发生改变时,重心就会发生改变。例如,人在提东西时,重心下移。杂技运动员用伸开的双手或者平衡木,可以不断地调理重心的位置,使重力作用线(重心所在的线)总在钢丝上。
人类和其他的所有生物,由于长期生活在重力场中,其肌肉的生长和收缩顺应于克服地球的引力,心脏的收缩也顺应于血液克服地球的引力而做功,把血液输送到全身各处。如果重力消失或者引力减少,人体的心血管系统、肌肉组织和骨骼中化学成分都会遭到影响。
平衡是最常见的一种运动形态。人体在站立不动时,遭到了地球的引力与支持力而平衡,坐在椅子上,躺在床上,乘坐飞机匀速飞行等,都是处于力的平衡形态。实际上,这是从物理学角度看问题的,如果从生物学角度看问题,是不成立的。如站立时,如果眩晕、头昏,没有其他外力的作用,也是不能站立的,即是说,人体内部各部分之间都存在相互作用力或协调作用,尤其是神经系统的作用,与石块放在地面上受力平衡有本质的区别。
人外行走时,虽处于站立形态,但由于腓肠肌和足弓的作用,使地面对人脚的支持力大于重力,人就不断的克服地球的引力而前进,在前进的过程中,由于大脑、小脑对肌肉的调理作用,使人体遭到各种力的合力作用线不断在人体重心所在的直线上。
另外,人体的前庭器官与植物神经系统有密切联系。通过影响呼吸、消化、循环、排泄、发汗等功能,维持着人体的平衡。一旦前庭器官不起作用,身体内脏之间正常的相互作用消失,就会引起人体产生头晕、恶心、呕吐等症状,人体就不能正常行走。
动物都有顺应环境的天性,当动物顺应了环境时,动物就不再感遭到环境对他产生的作用。人类生 活在重力一定的环境中,好像生活在水中的鱼一样,不会感觉到地球(水)对他产生的引(压)力,因为他的肌肉收缩、心脏的跳动、呼吸等顺应了重力环境。我们可以从反面来理解这个问题。例如,大家坐电梯时,环境的改变,就会产生超重和失重的感觉。由牛顿第二定律得:N+ma=mg,N=m(g-a),当a=g时,支持力为0N,当加速度方向向下,产生失重现象,当加速度方向向上就是超重。如果你作为一名宇航员,也可以明显的感觉到重力的变化对你产生的影响。
如果地球的自转速度发生改变,指向地轴的分力(向心力)发生改变,物体所受的重力也会改变,人体也会感觉到的。