星球?yàn)槭裁磿?huì)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)?月亮為什么不會(huì)掉到地球上?
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時(shí)間:2024-08-17 13:19:28
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星球?yàn)槭裁磿?huì)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)?月亮為什么不會(huì)掉到地球上?【專(zhuān)家解說(shuō)】:開(kāi)普勒第三定律 (Kepler's third law of planetary motion)是指繞以太陽(yáng)為焦點(diǎn)的
【專(zhuān)家解說(shuō)】:開(kāi)普勒第三定律 (Kepler's third law of planetary motion)是指繞以太陽(yáng)為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行的所有行星,其周期的平方與橢圓軌道半長(zhǎng)軸的立方之比是一個(gè)常量。
牛頓萬(wàn)有引力
兩個(gè)可看作質(zhì)點(diǎn)的物體之間的萬(wàn)有引力×,可以用以下公式計(jì)算:F=G×m1×m2/r^2,即 萬(wàn)有引力等于引力常量乘以?xún)晌矬w質(zhì)量的乘積除以它們距離的平方。其中G代表引力常量,其值約為6.67×10的負(fù)11次方單位 N·m2 /kg2。為英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家亨利·卡文迪許通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 萬(wàn)有引力的推導(dǎo):若將行星的軌道近似的看成圓形,從開(kāi)普勒第二定律可得行星運(yùn)動(dòng)的角速度是一定的,即: ω=2π/T(周期) 如果行星的質(zhì)量是m,離太陽(yáng)的距離是r,周期是T,那么由運(yùn)動(dòng)方程式可得,行星受到的力的作用大小為 mrω^2=mr(4π^2)/T^2 另外,由開(kāi)普勒第三定律可得 r^3/T^2=常數(shù)k' 那么沿太陽(yáng)方向的力為 mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2 由作用力和反作用力的關(guān)系可知,太陽(yáng)也受到以上相同大小的力。從太陽(yáng)的角度看, (太陽(yáng)的質(zhì)量M)(k'')(4π^2)/r^2 是太陽(yáng)受到沿行星方向的力。因?yàn)槭窍嗤笮〉牧?,由這兩個(gè)式子比較可知,k'包含了太陽(yáng)的質(zhì)量M,k''包含了行星的質(zhì)量m。由此可知,這兩個(gè)力與兩個(gè)天體質(zhì)量的乘積成正比,它稱(chēng)為萬(wàn)有引力。 如果引入一個(gè)新的常數(shù)(稱(chēng)萬(wàn)有引力常數(shù)),再考慮太陽(yáng)和行星的質(zhì)量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示為 萬(wàn)有引力=G×m1×m2/r^2 兩個(gè)通常物體之間的萬(wàn)有引力極其微小,我們察覺(jué)不到它,可以不予考慮。比如,兩個(gè)質(zhì)量都是60千克的人,相距0.5米,他們之間的萬(wàn)有引力還不足百萬(wàn)分之一牛頓,而一只螞蟻拖動(dòng)細(xì)草梗的力竟是這個(gè)引力的1000倍!但是,天體系統(tǒng)中,由于天體的質(zhì)量很大,萬(wàn)有引力就起著決定性的作用。在天體中質(zhì)量還算很小的地球,對(duì)其他的物體的萬(wàn)有引力已經(jīng)具有巨大的影響,它把人類(lèi)、大氣和所有地面物體束縛在地球上,它使月球和人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)而不離去。
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