性質(zhì)力
任何兩個物體之間都存在這種吸引作用.物體之間的這種吸引作用普遍存在于宇宙萬物之間,稱為萬有引力.
萬有引力是由于物體具有質(zhì)量而在物體之間產(chǎn)生的一種相互作用.它的大小和物體的質(zhì)量以及兩個物體之間的距離有關(guān).物體的質(zhì)量越大,它們之間的萬有引力就越大；物體之間的距離越遠(yuǎn),它們之間的萬有引力就越小.
兩個可看作質(zhì)點(diǎn)的物體之間的萬有引力,可以用以下公式計算：F＝GmM/r^2,即 萬有引力等于引力常量乘以兩物體質(zhì)量的乘積除以它們距離的平方.其中G代表引力常量,其值約為6.67×10的負(fù)11次方單位 N·m2 /kg2.為英國科學(xué)家 卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測得.
萬有引力的推導(dǎo)：若將行星的軌道近似的看成圓形,從開普勒第二定律可得行星運(yùn)動的角速度是一定的,即：
ω=2π/T(周期)
如果行星的質(zhì)量是m,離太陽的距離是r,周期是T,那么由運(yùn)動方程式可得,行星受到的力的作用大小為
mrω^2=mr（4π^2）/T^2
另外,由開普勒第三定律可得
r^3/T^2=常數(shù)k'
那么沿太陽方向的力為
mr（4π^2）/T^2=mk'（4π^2）/r^2
由作用力和反作用力的關(guān)系可知,太陽也受到以上相同大小的力.從太陽的角度看,
（太陽的質(zhì)量M）（k''）（4π^2）/r^2
是太陽受到沿行星方向的力.因?yàn)槭窍嗤笮〉牧?由這兩個式子比較可知,k'包含了太陽的質(zhì)量M,k''包含了行星的質(zhì)量m.由此可知,這兩個力與兩個天體質(zhì)量的乘積成正比,它稱為萬有引力.
如果引入一個新的常數(shù)（稱萬有引力常數(shù)）,再考慮太陽和行星的質(zhì)量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示為
萬有引力=GmM/r^2
兩個通常物體之間的萬有引力極其微小,我們察覺不到它,可以不予考慮.比如,兩個質(zhì)量都是60千克的人,相距0.5米,他們之間的萬有引力還不足百萬分之一牛頓,而一只螞蟻拖動細(xì)草梗的力竟是這個引力的1000倍!但是,天體系統(tǒng)中,由于天體的質(zhì)量很大,萬有引力就起著決定性的作用.在天體中質(zhì)量還算很小的地球,對其他的物體的萬有引力已經(jīng)具有巨大的影響,它把人類、大氣和所有地面物體束縛在地球上,它使月球和人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)而不離去.
重力,就是由于地面附近的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的.
任意兩個物體或兩個粒子間的與其質(zhì)量乘積相關(guān)的吸引力.自然界中最普遍的力.簡稱引力,有時也稱重力.在粒子物理學(xué)中則稱引力相互作用和強(qiáng)力、弱力 、電磁力合稱4種基本相互作用.引力是其中最弱的一種,兩個質(zhì)子間的萬有引力只有它們間的電磁力的1／1035 ,質(zhì)子受地球的引力也只有它在一個不強(qiáng)的電場1000伏／米的電磁力的1／1010.因此研究粒子間的作用或粒子 在電子顯微鏡和加速器中運(yùn)動時,都不考慮萬有引力的作用 .一般物體之間的引力也是很小的,例如兩個直徑為 1米的鐵球 ,緊靠在一起時 ,引力也只有1.14×10^(-3)牛頓,相當(dāng)于0.03克的一小滴水的重量 .但地球的質(zhì)量很大,這兩個鐵球分別受到4×104牛頓的地球引力 .所以研究物體在地球引力場中的運(yùn)動時,通常都不考慮周圍其他物體的引力.天體如太陽和地球的質(zhì)量都很大,乘積就更大,巨大的引力就能使龐然大物繞太陽轉(zhuǎn)動.引力就成了支配天體運(yùn)動的唯一的一種力.恒星的形成,在高溫狀態(tài)下不彌散反而逐漸收縮,最后坍縮為白矮星、中子星和黑洞 ,也都是由于引力的作用,因此引力也是促使天體演化的重要因素.