因为无穷远处物体的引力势能为零
从无穷远到地球表面,引力做正功,引力势能减小,所以减小成负的了
我也补充一下吧,我很久没看物理了,呵呵
1,势能的大小确实和0势能面的选取有关,而选取合适的0势能面有时能够简化计算,就是说零势能面的选取不一定非要一成不变,可以具体问题具体分析,在某些题中你可以选择距离地面50米的地方为零势能面,没关系,只要在这一题里保持一致就行了,因为重要的往往不是势能本身,而是势能差,这个差就和选取的位置无关了。
注意,这里说的是势能,所有的势能,不只是重力势能,电势能,磁力的势能,等等(其实处再场里的具有某种特性的物体均有势能,例如有质量的物体处于地球周围的重力场里,它就具有重力势能,具有电量的物体处在电场里就具有电势能……)
2,以地面为零势能面,地面以上的物体的势能就是大于零了,正确,把零势能面选在无穷远,地球附近的物体的势能为负,就也是正确的,这我前面解释过了。
以上也是我高中时候想到的,到了大学,回头看看,还真有点那么个意思,不过有了微积分的知识,你对场的理解会更深,对势能的理解也就明白了。
当B星体向它们的连心线AB(其实就是万有引力的方向上)向外移动一段距离△r时,其距离改变为r1+△r→r2,考虑△r很微小,可近似为r1=r2。所以:万有引力在由r1+△r→r2所做的功就是Gm1m2/r1-Gm1m2/r2。
任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力,自然界中最普遍的力,简称引力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力、电磁力合称4种基本相互作用。
一楼虽然说的也有道理,但不在重点上。重力势能的确只是引力势能在更小范围里的表述,这个范围就是近地面,因为只有接近地面(并不是一定要非常接近,只是说跟地球的半径比起来很小就行了),引力产生的加速度才近似是重力加速度g,才能用公式mgh,而且零势能面可以任选,然而到了外太空,比如卫星轨道上,引力产生的加速度就比g小得多了,势能就不能再像上面一样表达了,一般人们把无穷远处定为零势能点,再通过积分算出引力势能的表达公式:-GMm/r^2,其中r是物体到地心的距离,M是地球质量,m是物体质量,注意前面有个负号。
引力F=GMm/r^2,定义无穷远处引力势能为0,则距离R处引力势能为:物体从R处到无穷远引力所做功,为积分(-GMm/r^2)dr,(r从R到正无穷),注意,此时引力做负功积分结果就是E=-GMm/R 具体积分过程我没法写,也就一个积分公式,也没什么可写的,自己应该会些吧
关于积分的过程,我不可能在这儿能给你说清楚,直观的,你作一个F=GMm/r^2的函数图,曲线从r=R1到r=R2之间,曲线下方的面积就是积分结果至于你所给的那个公式,问为什么r刚好等于地球半径,我实在猜不出你说的是一个什么物理过程,没说明物理过程的物理公式通常比较没意义,当然E=mC^2这种东西除外
你最好直接追问在相应的回答下,这样他们比较容易看到
首先,实际情况是:一个均匀球壳,对球壳内物质的万有引力为零,而对球壳外物质的万有引力相当于球壳的质量都集中到球心那样。
我先证明第一问球壳内万有引力为0,如果需要第二问我再奉上。
球壳单位面积的质量密度为σ=M/4πR^2
对于壳内任意一点,做锥角极小的对顶圆锥,分别截球面面积为S1和S2,且该点到两球面的距离为r1和r2;可得S1正比于r1^2,S2正比于r2^2。
下面我证明,两球面产生的万有引力相互抵消。F1=GmσS1/r1^2=kσGm;F2=GmσS2/r2^2=kσGm(S1正比于r1^2,S2正比于r2^2,设比例系数为常数k)。可得F1和F2大小相等,方向相反。过该点做一系列的这些对顶小圆锥最终覆盖球面,所有的都是相互抵消。
故球壳内部万有引力为0。
球壳内的引力为0。所以势能等于球壳表面引力势能,相当于将质量集中在球心处时半径R处的势能,以无穷远处势能为0,则为-GMm/R
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