万有引力公式是一种表示两个物体之间的引力基本关系的数学表达式。它描述了任何两个物体之间的引力如何随它们质量的增加而增加,随它们距离的平方而减少。这个公式由艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出,因此也被称为牛顿的万有引力定律。该公式为 F = G * (m1*m2) / r^2,其中F是两个物体之间的引力,G是牛顿的引力常数,m1和m2是两个物体的质量,r是它们之间的距离。
【例题】
一颗质量为 m 的卫星绕质量为 M 的行星做匀速圆周运动,运行周期为 T。已知引力常量为 G,求:
(1)卫星的线速度大小;
(2)行星的半径为 R 时,卫星的轨道半径;
(3)行星表面的重力加速度。
解:
(1)根据万有引力提供向心力有:
$G\frac{Mm}{r^{2}} = m\frac{v^{2}}{r}$
解得:$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$
(2)根据万有引力提供向心力有:
$G\frac{Mm}{R^{2}} = m\frac{4\pi^{2}}{T^{2}}R$
解得:$r = \sqrt[3]{\frac{GMT^{2}}{4\pi^{2}}}$
(3)行星表面的重力加速度为:$g = \frac{GM}{R^{2}}$
这道题目考察了万有引力定律的应用,需要学生熟练掌握万有引力公式及其适用条件。同时,题目还涉及到向心力的计算,需要学生具有一定的数学基础。