萬有引力是物體間由于質(zhì)量而產(chǎn)生的一種相互作用,其大小與物體的質(zhì)量和兩物體之間的距離有關(guān)。物體的質(zhì)量越大,它們之間的萬有引力越大;物體之間的距離越遠,它們之間的萬有引力越小。兩個可視為點質(zhì)量的物體之間的萬有引力,可用下列公式計算:F=GmM/r^2,即萬有引力等于萬有引力常數(shù)乘以兩物體質(zhì)量的乘積除以它們距離的平方。其中,G表示萬有引力常數(shù),其值約為6.67×10的負11次方,單位為N·m2/kg2,是由英國科學家卡文迪許通過扭秤實驗測得的。 萬有引力的推導:如果把行星的軌道近似看作一個圓形,由開普勒第二定律可知,行星運動的角速度是恒定的,即:ω=2π/T(周期)設行星的質(zhì)量為m引力常量單位,與太陽的距離為r,周期為T,則由運動方程可知,行星所受力的大小為mrω^2=mr(4π^2)/T^2。另外,由開普勒第三定律可知r^3/T^2=常數(shù)k'。則沿太陽方向所受的力為mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2。由作用力與反作用力的關(guān)系可知,太陽也受到和上述同樣的力。 從太陽角度看貝語網(wǎng)校,(太陽質(zhì)量M)(k'')(4π^2)/r^2為太陽作用在行星方向上的力。因為它們是同量級的力,所以,對比這兩個公式可以看出,k'包含了太陽的質(zhì)量M,k''包含了行星的質(zhì)量m。可見,這兩個力都正比于兩個天體質(zhì)量的乘積,這個乘積叫做萬有引力。如果引入一個新的常數(shù)(叫做萬有引力常數(shù)),并且考慮太陽與行星的質(zhì)量,以及之前得到的4·π2,那么就可以表示為萬有引力=(GmM)/(r^2)兩個普通物體之間的引力極其微小,我們無法感知,可以忽略不計。 比如兩個體重都是60公斤的人,相距0.5米,他們之間的引力就不足百萬分之一牛頓,而一只螞蟻拖拽一根細小的草莖所受的力卻是這個引力的1000倍!但在天體系統(tǒng)中,由于天體的質(zhì)量很大,引力起著決定性的作用。在天體中質(zhì)量相對較小的地球,對其他物體的引力影響巨大引力常量單位,它把人類、大氣、地面一切物體都束縛在地球上,使月球、人造衛(wèi)星也繞著地球轉(zhuǎn)而不離開。在行星表面做圓周運動時,引力可以看作是重力。由于mg=(GmM)/(r^2),所以GM=g(r^2)是黃金替代公式。又mrω^2=mr(4π^2)/T^2=mg。 (此結(jié)論只適用于行星表面)