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什麼時候萬有引力等於重力

來源:時尚達人圈    閱讀: 2.11K 次
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什麼時候萬有引力等於重力?萬有引力定律是英國物理學家牛頓發現的,被稱爲17世紀自然科學最偉大的成果之一,而地球附近一切物體都受到地球的吸引,這種由於地球吸引而使物體受到的力叫做重力。在我們學習了萬有引力的相關知識後,時常感到困惑,萬有引力到底與重力是什麼關係?什麼時候萬有引力等於重力?接下來我們一一解答。

什麼時候萬有引力等於重力1

在兩極時,重力等於萬有引力。

重力的定義:地球表面附近的物體由於受到地球的吸引而產生的力。地球對物體的吸引就是萬有引力,但不是重力。重力並不等於地球對物體的引力。

兩極時重力等於萬有引力的原因

赤道的物體隨地球自轉,受力應該是萬有引力和支持力,兩力並非等大,兩力的合力等於物體隨地球自轉而需要的向心力。物體受到的支持力與重力等大反向。地球兩極處物體隨地球自轉需要的向心力爲零,所以萬有引力等於支持力。由於地球對地表物體的萬有引力相同,所以由赤道上的萬有引力大於支持力到兩極處的相等可以看到,支持力變大了,即重力增大了,即g隨緯度增大而增大的原因。

重力並不等於地球對物體的引力。

由於地球本身的自轉,除了兩極以外,地面上其他地點的物體,都隨着圍繞地軸做近似勻速圓周運動,這就需要有垂直指向地軸的向心力,這個向心力只能由地球對物體的引力來提供,我們可以把地球對物體的引力分解爲兩個分力,一個分力F1,方向指向地軸,大小等於物體繞地軸做近似勻速圓周運動所需的向心力;另一個分力G就是物體所受的重力。其中F1=mrw^2 (w爲地球自轉角速度,r爲物體旋轉半徑),可見F1的大小在兩極爲零,隨緯度減少而增加,在赤道地區爲最大F1max。因物體的向心力是很小的,所以在一般情況下,可以近似認爲物體的重力大小等於萬有引力的大小,即在一般情況下可以略去地球轉動的影響。其中引力的重力分量提供重力加速度,引力的向心力分量提供保持隨地球自轉的向心加速度。

什麼時候萬有引力等於重力

什麼時候萬有引力等於重力2

這類問題的解答方法是類似的,我們先來尋找特殊情況。

地球上特殊的地方無外乎兩級和赤道。

在赤道上,萬有引力的方向與支持力的方向在一條直線上,不過是相反的、而且不相等,它倆的差就是向心力。

在地球兩極上的物體,不會繞地軸旋轉,所以可以理解爲向心力等於零。

這兩種情況的`公式如下圖所示:

什麼時候萬有引力等於重力 第2張

現在我們應該明白了,在赤道上,物體所受到的向心力是最大的。

不過這種情況下,向心力約佔地球給物體的萬有引力的0.3%;這還是向心力最大的地方,其他地方向心力佔万有引力的百分比更小。

所以很多時候,題目中總是告訴我們萬有引力等於重力。換句話說,大部分情況下,我們可以認爲地球表面的物體,所受到的萬有引力等於其重力。

高考說明中也明確指出:在地球表面附近,可以認爲重力近似等於萬有引力。

實際上,只有在地球兩級上的物體,所受的重力才真的等於萬有引力;因爲地球兩級上的物體不隨着地球旋轉,向心力爲零。

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