万有引力定律是如何得到的? 万有引力定律公式( 二 )
圆周运动向心加速度:
如果向心加速度知道了 , 根据牛顿第二定律 , 向心加速度乘以质量就是向心力 。
可以简单地说 , 保持圆周运动需要一个力 , 这个力叫做向心力 。(注意 , 其实没有向心力 , 而是所有其他力的合力 , 这叫向心力——向心力 , 不是一种特定性质的力 , 而是一种组合外力的作用)
向心加速度的表达式如下 。
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圆周运动向心加速度的表达式
不失一般性 , 如果把椭圆轨道看作圆轨道 , 椭圆的半长轴就是圆的半径 , 设置为R..
我们把地球和太阳之间的引力设为f , 太阳质量设为m , 地球质量设为m , 开普勒第三定律中的常数表示为k 。
根据牛顿第二定律:
地球上的力(太阳对地球的力):
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根据相互作用力原理 , 太阳施加的力(地球对资源网太阳施加的力)也等于地球施加的力(太阳对地球施加的力) 。那就是:
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这时结合开普勒第三定律:(设置常数为k)
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只需将上述等式组合起来 , 即可得到:
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我们对这个公式的分析:
这个公式表明 , 太阳对地球施加的力与地球质量m有关 , 与地球到太阳距离的平方成反比 , 剩下的影响因素是一个与太阳有关的常数k 。那就是:
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根据力的对称性 , 我们可以推断出地球对太阳的作用力一定与太阳的质量m和地球与太阳距离的平方有关 , 剩下的影响因素是一个与地球有关的常数K' 。。那就是:
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中间的符号表示比例 。
根据牛顿第三定律 , 太阳对地球的作用力等于地球对太阳的作用力 。因此 , 我们结合两个结论:太阳和地球之间的力一定与太阳的质量、地球的质量以及地球和太阳之间的距离有关 。那就是:
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上述公式在数学上等价于:
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g是一个常数 , 叫做引力常数 。
这个公式就是牛顿万有引力定律!
至此 , 我们已经不用微积分 , 用简单的方程推导出了万有引力定律!
05结论万有引力定律的发现是牛顿最重要的贡献之一 。
这个定律和牛顿力学的三大定律一起 , 奠定了整个力学乃至物理学的基础 。
随着这个定律的发现 , 我们人类的视野已经超越了天空 , 进入了宇宙 , 进入了太空 。
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虽然引力的本质尚未确定 , 但就万有引力定律而言 , 已经取得了巨大的成功 。
推导万有引力定律 , 分析牛顿的思想 , 很有意思 。用简单的方法推导出伟大的规律 , 是人类最智慧、最激动人心的表现 。
(结束)
【万有引力定律是如何得到的? 万有引力定律公式】
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