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万有引力定律的推导高中的教科书上用太阳对地球的引力f∝m/r^2推出地球对太阳的引力为F∝M/r^2因为f=F,但后面是

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/06/05 02:58:38
万有引力定律的推导
高中的教科书上用太阳对地球的引力f∝m/r^2推出地球对太阳的引力为F∝M/r^2
因为f=F,但后面是为什么F∝M/r^2?又怎么用上述两个公式推出f=mM/r^2?
(f∝m/r^2,而m可以等于M,又f∝m^2/r^2,这怎么可能?)尽量详细,
我打错了,是f∝mM/r^2
万有引力定律的推导高中的教科书上用太阳对地球的引力f∝m/r^2推出地球对太阳的引力为F∝M/r^2因为f=F,但后面是
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
mrω^2=mr(4π^2)/T^2
另外,由开普勒第三定律可得
r^3/T^2=常数k'
那么沿太阳方向的力为
mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2
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.从太阳的角度看,
(太阳的质量M)(k'')(4π^2)/r^2
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,它称为万有引力.
如果引入一个新的常数(称万有引力常数),再考虑太阳和行星的质量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示为
万有引力=GmM/r^2