地球引力位n阶公式的各项都代表什么意义?

bdqnwqk7个月前问题11

  两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r²,即 万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量,其值约为 6。67×10ˆ‐11 单位 N·m² /kg²。
  为英国科学家 卡文迪许通过扭秤实验测得。

万有引力的推导:若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即:

ω=2π/T(周期)

如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为

mrω²=mr(4π²)/T²

另外,由开普勒第三定律可得

r³/T²=常数k′

那么沿太阳方向的力为

mr(4π²)/T²=mk′(4π²)/r²

由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。
  设太阳的质量为M,从太阳的角度看,

M(k″)(4π²)/r²

是太阳受到沿行星方向的力。因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k′包含了太阳的质量M,k″包含了行星的质量m。由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,与两个天体距离的平方成反比。
  如果引入一个新的常数G(称万有引力常数),那么可以表示为

2综述

万有引力=GmM/r² 两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0。5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。
  在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。

当在某星球表面作圆周运动时,可将万有引力看作重力,既有mg=GmM/(r²) ,此时有GM=gr²,为黄金代换公式。
  且有GmM/r²=mv²/r=mrω²=4π²mr/T²=mg。(此结论仅用于星球表面)。