为什么引力势能的表达式是E=-GMm/r?
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/13 04:41:20
为什么引力势能的表达式是E=-GMm/r?
为什么引力势能的表达式是E=-GMm/r?
为什么引力势能的表达式是E=-GMm/r?
楼上的式子是对的,不过可以不用积分做
取无穷远处势能为0
取星体质量M,距离星体r远处有一质量m物体,将此物体移远一小段距离,到r1远处,由于移动极小,可取平均引力F=GMm/rr1
则平均做功W1=F(r1-r)=GMm/r-GMm/r1
类似的,再移远一小段距离,至r2处,
W2=GMm/r1-GMm/r2
W3=GMm/r2-GMm/r3
……
Wn=GMm/r(n-1)-GMm/rn
rn趋于无穷大
累加后W总=-GMm/r=0-Ep
所以导出Ep=-GMm/r
这需要一个简单的积分,学完高三数学中的简单微积分后就会做了(不知道你用的教材是不是有)
即E=∫GMm/r^2 dr
提示一下:你可以从无穷远处计算一个物体受到引力的作用被拉到一个距引力源r的地方,其中涉及到积分dr/r^2,你完全可以这样做:1/r^2约等于1/r(r+Δr)=1/r-1/(r+Δr)利用这个关系可以将和式中项两两相消,最后你发现结果仅仅和初末位置有关,为1/r1-1/r2(省略了系数),而r1趋于无穷故1/r1可以忽略掉,于是就剩下-1/r2,加上系数便得-GM/r~~~~~~...
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提示一下:你可以从无穷远处计算一个物体受到引力的作用被拉到一个距引力源r的地方,其中涉及到积分dr/r^2,你完全可以这样做:1/r^2约等于1/r(r+Δr)=1/r-1/(r+Δr)利用这个关系可以将和式中项两两相消,最后你发现结果仅仅和初末位置有关,为1/r1-1/r2(省略了系数),而r1趋于无穷故1/r1可以忽略掉,于是就剩下-1/r2,加上系数便得-GM/r~~~~~~
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