14.4
从树上掉落的苹果会自然落向地面。这种向下的力曾被认为是地球所特有的。
然而,艾萨克·牛顿爵士推断,这种力同样导致月球沿着其轨道绕地球运行。
假设地球和月球的质量分布呈球对称,则它们的质量可视为集中在各自的中心。
地球的质量为 5.97 × 1024 千克,月球的质量为 7.35 × 1022 千克。它们中心之间的平均距离为 3.84 × 108 米。
请记住,引力常数等于 6.67 × 10−11 牛顿·米²/千克²。
将已知数值代入万有引力公式,可估算出地球与月球之间的万有引力约为 1.98 × 1020 牛顿。
同样,将太阳视为一个球对称的物体,代入其质量及其与地球之间的距离,即可计算出太阳与地球之间的引力。
牛顿万有引力定律描述了任意两个质点之间的引力。 然而,对于像地球、月球和其他行星这样的扩展球形物体,该定律假设球形物体的质量集中在各自的中心。
通过证明质量 (M) 的空心球体和点质量 (m) 之间的重力势能表达式与一对延伸的球形固体物体的重力势能表达式相同,可以轻松证明这一假设。
考虑一个宽度为…