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深入解析万有引力:质量、距离与公式的奥秘

更新时间:2024-08-04 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

万有引力是物体间由于质量而产生的一种相互作用,其大小与物体的质量和两物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力越小。两个可视为点质量的物体之间的万有引力,可用下列公式计算:F=GmM/r^2,即万有引力等于万有引力常数乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中,G表示万有引力常数,其值约为6.67×10的负11次方,单位为N·m2/kg2,是由英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得的。 万有引力的推导:如果把行星的轨道近似看作一个圆形,由开普勒第二定律可知,行星运动的角速度是恒定的,即:ω=2π/T(周期)设行星的质量为m引力常量单位,与太阳的距离为r,周期为T,则由运动方程可知,行星所受力的大小为mrω^2=mr(4π^2)/T^2。另外,由开普勒第三定律可知r^3/T^2=常数k'。则沿太阳方向所受的力为mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2。由作用力与反作用力的关系可知,太阳也受到和上述同样的力。 从太阳角度看贝语网校,(太阳质量M)(k'')(4π^2)/r^2为太阳作用在行星方向上的力。因为它们是同量级的力,所以,对比这两个公式可以看出,k'包含了太阳的质量M,k''包含了行星的质量m。可见,这两个力都正比于两个天体质量的乘积,这个乘积叫做万有引力。如果引入一个新的常数(叫做万有引力常数),并且考虑太阳与行星的质量,以及之前得到的4·π2,那么就可以表示为万有引力=(GmM)/(r^2)两个普通物体之间的引力极其微小,我们无法感知,可以忽略不计。 比如两个体重都是60公斤的人,相距0.5米,他们之间的引力就不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖拽一根细小的草茎所受的力却是这个引力的1000倍!但在天体系统中,由于天体的质量很大,引力起着决定性的作用。在天体中质量相对较小的地球,对其他物体的引力影响巨大引力常量单位,它把人类、大气、地面一切物体都束缚在地球上,使月球、人造卫星也绕着地球转而不离开。在行星表面做圆周运动时,引力可以看作是重力。由于mg=(GmM)/(r^2),所以GM=g(r^2)是黄金替代公式。又mrω^2=mr(4π^2)/T^2=mg。 (此结论只适用于行星表面)KJi物理好资源网(原物理ok网)

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