关系:GMm/R^2=mv^2/R=mw^2R.
解释:
1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)}
2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N•m2/kg2,方向在它们的连线上)
3.天体上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2{R:天体半径(m),M:天体质量(kg)}
4.卫星绕行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径。
扩展资料:
通常两个物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!
但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。
当在某星球表面作圆周运动时,可将万有引力看作重力,既有
若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即:
如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为
另外,由开普勒第三定律可得
那么沿太阳方向的力为
由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。设太阳的质量为M,从太阳的角度看,太阳受到沿行星方向的力为
因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k′包含了太阳的质量M,k″包含了行星的质量m。由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,与两个天体距离的平方成反比。如果引入一个新的常数G(称万有引力常数),那么可以表示为:万有引力
牛顿发现万有引力的原因很多,主要因为以下几点。
1.科学发展的要求:牛顿之前,有很多天文学家在对宇宙中的星球进行观察。经过几位天文学家的观察记录,到开普勒时,他对这些观测结果进行了分析总结,得到开普勒三大定律:
1.所有行星都绕太阳做椭圆运行,太阳在所有椭圆的公共焦点上。
2.行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。
3.所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,即r^3/T^2=k。
开普勒三定律是不容置疑的,但为什么会这样呢?是什么让它们做加速度非零的运动?牛顿经过研究思考解决了这个问题:物体之间存在万有引力。当然他发现万有引力定量是一个漫长而曲折的过程。
参考资料: