万有引力定律公式牛顿推导
来源 :华课网校 2024-08-06 12:05:58
中万有引力定律公式是牛顿在17世纪提出的一项伟大成果,它描述了物体间的引力作用力大小与距离的关系。牛顿在推导这个公式时,用到了许多数学和物理知识,下面我们来看看牛顿是如何推导出这个公式的。
首先,牛顿认为,所有物体都会互相产生引力,这个引力的大小与它们的质量有关,而且距离越远,引力越小。于是,牛顿提出了万有引力定律公式:F=G*(m1*m2)/r^2,其中F表示物体间的引力大小,G表示万有引力常数,m1和m2分别表示两个物体的质量,r表示两个物体之间的距离。
接下来,牛顿开始推导这个公式。他首先想到了牛顿第二定律,即物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。因此,对于两个物体间的引力,它们的加速度应该是成反比的,即 F=ma。然后,牛顿又想到了开普勒三定律,即行星公转周期的平方与其半长轴的立方成正比。他认为,这个定律和物体间的引力有关,因为行星公转的轨道是由引力决定的。
接着,牛顿开始运用数学知识。他假设两个物体间的引力是与它们的质量成正比的,即 F=k(m1*m2),其中k是一个常数。然后,他又假设引力的强度是与距离的平方成反比的,即 F=k(m1*m2)/r^2。牛顿认为,这个假设是正确的,因为物体间的引力随着距离的增加而减小,而且与距离的平方成反比是数学上最简单的形式。
最后,牛顿用实验数据验证了自己的假设。他测量了地球和月球之间的引力,然后计算出万有引力常数G的值。他发现,G的值非常小,大约是6.67*10^-11 N·m^2/kg^2。这个值非常小,但它却能够解释所有物体间的引力作用,包括行星公转、卫星运行和天体运动等。
综合来看,万有引力定律公式的推导过程充分展现了牛顿的天才和智慧。他不仅深刻理解了物理学和数学的知识,而且还通过实验验证了自己的假设,最终得出了一个具有革命性的公式,为人类认识宇宙提供了重要的理论基础。
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