万有引力势能推导

更新时间:01-31 综合 由 枝桠 分享

1万有引力定律推导公式是什么

根据开普勒的三定律以及牛顿第三定律得出.

具体如下F引= F向=mw2r=mv2/r再由线速度与周期的关系得到

F引=m(2πr/T)2/r= 4π2mr/T2

F引=4π2mr/T2= 4π2(r3/T2) m/r2

F引=4π2km/r2

所以可以得出结论:太阳对行星的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳的距离的二次方成反比.

即:F∝m/r2

牛顿根据牛顿第三定律大胆的猜想:既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比,也应该与太阳的质量成正比.

F引 ∝ Mm/r2

写成等式:F引= GMm/r2

2万有引力定律的定义

任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。

万有引力定律是艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的。

万有引力定律的发现是近代经典物理学发展的必然结果。科学史上普遍认为,这一成果应该归功于伟大的牛顿。

3万有引力定律公式表示

F: 两个物体之间的引力

G:万有引力常量

m1: 物体1的质量

m2: 物体2的质量

r: 两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)

依照国际单位制,F的单位为牛顿(N),m1和m2的单位为千克(kg),r 的单位为米(m),常数G近似地等于

G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²(牛顿平方米每二次方千克)。

由此可知排斥力F一直都将不存在,这意味着净加速度的力是绝对的。(这个符号规约是为了与库仑定律相容而订立的,在库仑定律中绝对的力表示两个电子之间的作用力。)

万有引力势能推导

首先明确在太空中所受的万有引力 相当于人在地球上所受的重力一般,是一个保守力(做功只与初末位置有关)

然后我们假设在太空中有这样的两个星体AB,质量分别为MA ,MB,相距r1

当B星体向它们的连心线AB(其实就是万有引力的方向上)向外移动一段距离△r时

其距离改变为r2 ,r1+△r→r2,考虑△r很微小,可近似为r1=r2

同时在改变的过程中由于△r很微小,∴它们的万有引力是不变的

所以:万有引力在由r1+△r→r2所做的功就是W1=-Gm1m2/r1²×△r=-(Gm1m2/r1r2)×(r2-r1)

=-(Gm1m2/r1-Gm1m2/r2)

同理考虑无穷个这样的△r可得W2= -(Gm1m2/r2-Gm1m2/r3)

W3=-(Gm1m2/r3-Gm1m2/r4)

W4=-(Gm1m2/r4-Gm1m2/r5)

…………………………

WN=-(Gm1m2/r n-1 -Gm1m2/rn)

然后累项相加得W1+W2+W3+W4……+WN=-(Gm1m2/r1-Gm1m2/rn)

因为N趋近于无穷大,所以Gm1m2/rn就为零了∴从原处到无穷远的万有引力做功为-Gm1m2/r1,又因为 W万=EP1-EPN=

-Gm1m2/r1,EPn=0 所以EP1=-Gm1m2/r1 所以得星体A在原来的万有引力势能为EP1=-Gm1m2/r1 ∴对于任意星体都满足E=-GMm

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