高中物理萬有引力公式有以下兩個:
1. 針對兩個質點之間的萬有引力,公式表示為:F=Gm1m2/r2,其中F為兩個質點之間的萬有引力,G為萬有引力常數,m1和m2為兩個質點的質量,r為兩個質點之間的距離。
2. 針對一個物體受到另一個物體對它的萬有引力,公式表示為:F=GmM/r2,其中F為物體受到的萬有引力,G為萬有引力常數,m和M分別為兩個物體的質量,r為物體之間的距離。
此外,還有一些常見的擴展公式,如衛星與地球之間的萬有引力公式:F=F向心力+GmM/(R2+h2),其中F向心力為衛星繞地球旋轉的向心力。具體公式的應用需要根據實際情況進行選擇。
好的,讓我們來考慮一個高中物理萬有引力公式應用的例子。假設我們有兩個質量分別為 $m_1$ 和 $m_2$ 的物體,它們之間的距離為 $r$,那么萬有引力公式為:
$F = G\frac{m_1 \cdot m_2}{r^{2}}$
現在,我們可以用這個公式來解決一個具體的問題。
問題:一個質量為 $m_1 = 5kg$ 的小球,在離地面高度為 $h = 20m$ 的空中自由下落,同時,在地面上有一個質量為 $m_2 = 3kg$ 的物體,它與地面距離也為 $h = 20m$。試問這兩個物體之間的萬有引力有多大?
解:
首先,我們需要根據自由落體的運動規律來求出兩個物體各自的下落速度。根據自由落體運動規律,我們有:
$v^{2} = 2gh$
對于物體 $m_1$,我們有:
$v_1^{2} = 2g \cdot 20$
$v_1 = \sqrt{80g}$
對于物體 $m_2$,由于它與地面距離也為 $h = 20m$,所以它保持靜止。因此,它的下落速度為零。
接下來,我們可以使用萬有引力公式來求出兩個物體之間的引力。根據萬有引力公式,我們有:
$F = G\frac{m_1 \cdot m_2}{r^{2}}$
其中 $r$ 是兩個物體之間的距離,由于物體 $m_1$ 是自由下落的,所以它的下落速度與物體 $m_2$ 之間的距離是相等的,即 $r = h = 20m$。
將上述數據代入公式,我們有:
$F = G\frac{5 \times 3}{r^{2}}$
由于地球的質量約為 $6 \times 10^{24}kg$,我們通常將萬有引力常數 $G$ 近似為 $6.674 \times 10^{- 11}Nm^{2}/kg^{2}$,所以我們可以得到:
$F \approx 3.8 \times 10^{- 3}N$