牛頓三大定律和萬有引力之間有密切的關(guān)系。
首先,牛頓第一定律,即慣性定律,闡明了一個質(zhì)點(diǎn)在所受合外力為零時,將保持靜止或勻速直線運(yùn)動。這表明,一個物體之所以保持靜止或勻速直線運(yùn)動,是因?yàn)闆]有任何力量改變它。然而,當(dāng)其他物體(如行星、衛(wèi)星等)受到萬有引力的作用時,它們會受到一個改變其運(yùn)動狀態(tài)的力量。
其次,牛頓第二定律闡明了物體的加速度與所受力之間的關(guān)系。它表明,物體的加速度與施加在物體上的力成正比,與物體的質(zhì)量成反比。這意味著力越大,加速度越大;物體的質(zhì)量越大,則加速度越小。而萬有引力正是作用于物體之間的力,它使物體相互吸引,其大小取決于它們的質(zhì)量乘積。
最后,牛頓第三定律描述了兩個物體之間的作用關(guān)系。它表明,每一個作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力。這個定律在萬有引力中的應(yīng)用表現(xiàn)在行星受到的萬有引力中,行星對太陽產(chǎn)生一個引力,同時太陽也對行星產(chǎn)生一個引力。
總的來說,牛頓三大定律和萬有引力是相互關(guān)聯(lián)的。牛頓第一定律解釋了物體為何受到萬有引力的影響;牛頓第二定律解釋了這些力如何影響物體的加速度;牛頓第三定律則說明了這些力的相互作用性質(zhì)。這三者共同構(gòu)成了我們對萬有引力如何工作的理解。
題目:一顆質(zhì)量為 m 的小球被一根輕繩懸掛于空中,并受到一個方向指向圓心的拉力作用。根據(jù)牛頓運(yùn)動定律,小球在繩子的拉力作用下做圓周運(yùn)動,并且拉力與向心力的方向垂直。但是,小球還受到地球的萬有引力作用,這個力的大小為 F。如果小球在圓周軌道上做勻速圓周運(yùn)動,那么:
A. 拉力等于萬有引力
B. 拉力大于萬有引力
C. 拉力小于萬有引力
D. 無法確定拉力與萬有引力的關(guān)系
解析:
根據(jù)牛頓第二定律,小球受到的拉力與向心力的方向垂直,合力提供小球的向心力,因此小球做圓周運(yùn)動的向心力大小為 Fn = mω2r,其中 r 是小球的軌道半徑。同時,小球受到的萬有引力也指向圓心,大小為 F = GmM/r2,其中 M 是地球的質(zhì)量。當(dāng)小球做勻速圓周運(yùn)動時,向心力等于萬有引力,即 Fn = F。因此,選項(xiàng)A是正確的。
總結(jié):牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律共同決定了物體在受到外力作用時的運(yùn)動狀態(tài)。在這個例題中,小球受到拉力、萬有引力和重力三個力的作用,但只有萬有引力與向心力的合力提供小球的向心力,因此可以排除其他力的干擾,正確地判斷出拉力與萬有引力的關(guān)系。