高中物理,万有引力等于重力吗?它们之间到底是什么关系?
自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比,这个引力就是万有引力:
万有引力模拟图
万有引力的计算公式为:
万有引力计算公式,G为引力常量,r为两个质点或均质球体球心之间的距离
万有引力在任意两个物体之间产生的,因此具有普遍性!人站在地球上,根据万有引力的普适性,人与地球之间一定会产生相互吸引的力,这个力就是重力吗?
显然,地球上的物体受到的重力是因为地球的吸引而产生的!地球在不停地自转,地球上的物体显然在做近似匀速圆周运动,对物体进行受力分析:
对地球上物体受力分析
静止于水平地面上的物体仅受引力和支持力;受地球自转影响,地球上的物体绕地轴做匀速圆周运动,一定存在向心力!显然,万有引力和支持力不能方向相反,大小相等;它们合力的方向应该指向圆周运动的圆心,即垂直于地轴,指向地轴:
合力方向与地轴垂直,指向地轴
所以,物体静置于水平地面时,与支持力平衡的力是重力,重力一般不等于引力,重力一般不指向地心!因为自转向心力远远小于重力mg,所以重力mg近似等于万有引力。考虑地球的自转,物体的重力随纬度的变化而变化, 纬度越大则重力越大;两极最大,赤道最小:
重力mg随纬度变化而变化
简化影响因素,不考虑地球自转的影响,可以进一步分析物体重力随物体距离地面高度的变化规律,高度越高,则重力越小:
物体距离地面高度为h;mg= GMm/(R + h)2
综上可知,忽略地球自转的影响,重力就等于万有引力;重力加速度的计算公式为:
重力加速度g的计算公式
基于这些结论,人们可以轻而易举地称量地球的质量!
称量地球的质量
就连马克.吐温都不由地发出感慨:科学真是迷人。根据零星的事实,增加一点猜想,竟能赢得那么多的收获!
忽略地球自转,重力等于万有引力
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