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万有引力定律

发表时间:2020-06-09 20:26:19
  万有引力定律是艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的。牛顿的普适的万有引力定律表示如下:
  任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。
中文名      万有引力定律
外文名      Law of universal gravitation
表达式      F=(G×M₁×M₂)/R²
提出者      艾萨克·牛顿
提出时间     1687年
应用学科     数学、自然哲学、物理学、自然学等
适用领域范围   物理学、自然学等
 
推理依据
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  伽利略在1632年实际上已经提出离心力和向心力的初步想法。布里阿德在1645年提出了引力平方比关系的思想.牛顿在1665~1666年的手稿中,用自己的方式证明了离心力定律,但向心力这个词可能首先出现在《论运动》的第一个手稿中。一般人认为离心力定律是惠更斯在1673年发表的《摆钟》一书中提出来的。根据1684年8月~10月的《论回转物体的运动》一文手稿中,牛顿很可能在这个手稿中第一次提出向心力及其定义。
  万有引力与相作用的物体的质量乘积成正比,是发现引力平方反比定律过渡到发现万有引力定律的必要阶段.·牛顿从1665年至1685年,花了整整20年的时间,才沿着离心力—向心力—重力—万有引力概念的演化顺序,终于提出“万有引力”这个概念和词汇。·牛顿在《自然哲学的数学原理》第三卷中写道:“最后,如果由实验和天文学观测,普遍显示出地球周围的一切天体被地球重力所吸引,并且其重力与它们各自含有的物质之量成比例,则月球同样按照物质之量被地球重力所吸引。另一方面,它显示出,我们的海洋被月球重力所吸引;并且一切行星相互被重力所吸引,彗星同样被太阳的重力所吸引。由于这个规则,我们必须普遍承认,一切物体,不论是什么,都被赋与了相互的引力(gravitation)的原理。因为根据这个表象所得出的一切物体的万有引力(universal gravitation)的论证……”
  牛顿在1665~1666年间只用离心力定律和开普勒第三定律,因而只能证明圆轨道上的而不是椭圆轨道上的引力平方反比关系。在1679年,他知道运用开普勒第二定律,但是在证明方法上没有突破,仍停留在1665~1666年的水平。只是到了1684年1月,哈雷、雷恩、胡克和牛顿都能够证明圆轨道上的引力平方反比关系,都已经知道椭圆轨道上遵守引力平方反比关系,但是最后可能只有牛顿才根据开普勒第三定律、从离心力定律演化出的向心力定律和数学上的极限概念或微积分概念,才用几何法证明了这个难题。
 
万有引力
  公式表示
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  F: 两个物体之间的引力
  G:万有引力常量
  m1: 物体1的质量
  m2: 物体2的质量
  r: 两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)
  依照国际单位制,F的单位为牛顿(N),m1和m2的单位为千克(kg),r 的单位为米(m),常数G近似地等于
  G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²(牛顿平方米每二次方千克)。
 
  由此可知排斥力F一直都将不存在,这意味着净加速度的力是绝对的。(这个符号规约是为了与库仑定律相容而订立的,在库仑定律中绝对的力表示两个电子之间的作用力。)
 
万有引力内部公式
  a=X/R X<R,通过外部公式进行内部受力推导,利用等离子体假设,将球体分成大小两半球,假设一个微正,一个微负,两半球永远相互吸引。利用微分,与积分,求两半球合场强度,两半球场强方向为同向。得结果为:
  外部公式:X>=R
  外部公式与牛顿公式吻合,就是说牛顿公式是外部公式的近似。
 
适用范围
  经典万有引力定律反映了一定历史阶段人类对引力的认识,在十九世纪末发现,水星在近日点的移动速度比理论值大,即发现水星轨道有旋紧,轨道旋紧的快慢的实际值为每世纪42.9″。这种现象用万有引力定律无法解释,而根据广义相对论计算的结果旋紧是每世纪43.0″,在观测误差允许的范围内。此外,广义相对论还能较好地解释谱线的红移和光线在太阳引力作用下的偏转等现象。这表明广义相对论的引力理论比经典的引力理论进了一步。
  在法拉第和麦克斯韦之后,人们看到物理的实在除了粒子还有电磁场。电磁场具有动量和能量且能传播电磁波。这使人们联想万有引力定律也是物理的实在,能传播引力波,也有许多人努力探测它,但尚无很好的结果。电磁波的传播可用光子解释,类似地,光子也导致引力子概念的引出。万有引力也不再是超距作用,而以引力子为媒介。但这些都是物理学家正在探索的领域。
  经典力学的适用范围并引入普朗克常量和真空中光速来界定经典力学的领地。粗糙的说,经典的万有引力定律适用范围也可用一数量表示。现在引入引力半径
  ,G、m分别表示引力常量和产生引力场的球体的球体的质量,c为光速。用R表示产生力场球体之半径,若
  ,则可用牛顿引力定律。对于太阳,
  ,,应用牛顿引力定律无问题;即使是对致密的白矮星,
  ,也仍然可用牛顿万有引力定律;至于黑洞和宇宙大爆炸,应当是应用广义相对论
 
…..详见百度词条
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