在天体表面上,在赤道上万有引力,向心力,重力有什么关系

作者&投稿:禄庭 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
地球表面,万有引力等于向心力;赤道上,万有引力等于向心力加重力。在地球表面和赤道上有什么区别?~

万有引力等于向心力的情况你说的并不准确,这种情况仅仅适合于围绕地球运行的天体,比如月球,人造卫星、陨石等等,而非在地球表面,在地球表面的物体会受到地面的支持力(大小等于重力)和万有引力,他们的差值等于向心力(f非常小,很多时候会被忽略),所以正确的说法是,地球表面的物体万有引力等于向心力加重力之和,而在赤道上空的天体,向心力等于万有引力,你的说法是错误的。

对地球表面物体的重力随物体位置而变化的问题
1.万有引力等于物体重力跟物体随地球自转而做圆周运动所需的向心力的矢量和;
因此随纬度的增大,物体做圆周运动的半径减小,所需向心力减小,重力增大;
随高度的增大,轨道半径增大,同时万有引力减小,所以重力减小。
2.在赤道上,轨道半径最大,所需向心力最大,重力最小;在两极,轨道半径为零,所需向心力为零,重力等于万有引力。

对人造卫星
地表物体的重力等于万有引力;
绕地球做圆周运动的卫星所受万有引力等于其做圆周运动的向心力;
当卫星在地面附近做圆周运动时,忽略卫星高度,则卫星的重力近似等于卫星做圆周运动的向心力。

  1. 万有引力

           万有引力定律(Law of universal gravitation)是艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的。万有引力定律是解释物体之间的相互作用的引力的定律。是物体(质点)间由于它们的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规律。

           牛顿的普适万有引力定律表示如下:

      任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。

    即F=Gm1m2/r²    

    F为两物体间的万有引力,单位为牛顿(N);m1和m2分别指相互作用的两物体,单位为千克(kg);r 表示两物体质心之间的距离,单位为米(m);常数G近似地等于6.67×10^-11 N·m^2/kg^2(牛顿平方米每二次方千克)。

  2. 向心力

            向心力(centripetal force),是使质点(或物体)作曲线运动时所需的指向曲率中心(圆周运动时即为圆心)的力。物体做圆周运动时,沿半径指向圆心方向的外力(或外力沿半径指向圆心方向的分力)称为向心力,又称法向力。向心力是由合外力提供的。表示为:

    F=mv²/r=mω²r=ma=4mπ²r/T²


    F为物体所受到的向心力,m为物体质量,v为物体的线速度,r为物体的绕转半径,ω为物体绕转的角速度,a为向心加速度,π为常数,T为绕转周期。

  3. 重力

           由于星体的吸引而使物体受到的力,叫做重力。方向总是竖直向下,不一定是指向地心的(只有在赤道和两极指向地心)。地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比,同样,当m一定时,物体所受重力的大小与重力加速度g成正比,用关系式G=mg表示。通常在地球表面附近,g值约为9.8N/kg,表示质量是1kg的物体受到的重力是9.8N。(9.8N是一个平均值;在赤道上g最小,g=9.79N/kg;在两极上g最大,g=9.83N/kg。

  4. 万有引力、重力和向心力之间的关系


  如图:F为万有引力,mg为重力,r为向心力,关系为向心力和重力是万有引力的两个分力,满足矢量运算法则。

  所以,在赤道上,向心力+重力=万有引力,此时由于向心力半径最大,向心力在赤道处达到最大,重力最小。



解析:

万有引力 F(万) = G×M×m / (R^2) [此处G为万有引力常数]
向心力 F(向)= m×(v^2)/r
重力 G = m × g

在静止的星球赤道上的物体, F(万)= G(重力)
→ → →
而当星球处于运动状态时, F(万)= G(重力)+ F(向) [矢量和]

学习了天体运动以后,同学们不断地遇到万有引力,重力,向心力这三个力,由于不明确这三力之间的关系,容易将三者混淆,出现诸多错误。要弄清它们之间关系,首先要明确万有引力为重力、向心力之源;其次要分清在哪种情况下。

一.当物体在地球表面时
1.它不是地球的卫星,物体的重力是地球对物体引力的一部分,引力的另一部分是使物体随地球自转所需的向心力,向心力来源于引力但却不等于引力。

在赤道处:万有引力=重力+向心力;
在两极处:万有引力=重力此时向心力等于零;
物体在不同维度不同高度具有不同的重力、向心力。
2.当地球自转影响可以忽略不计时,可以认为物体的重力近似等于物体所受万有引力。

二.当物体在距地面一定高度绕地心做匀速圆周运动时
在这种情况下,物体仅受地球的引力,且此时地球对物体的万有引力就等于物体重力,引力提供物体做圆周运动的向心力,所以三者相等,但要明白,向心力只是从效果上的命名。
总之,物体在地面上还是围绕地球转动,物体受力情况不同,向心力来源不同,
三力关系不同,在处理这类问题时一定要具体问题具体分析。

例:有三颗质量相等人造卫星1、2、3,1是放在赤道发射的卫星,2是靠近地面做匀速圆周运动的近地卫星,3是高空的一颗地球同步卫星。试比较1、2、3这三颗卫星的运行周期T,线速度V,万有引力F,向心力f。下面说法正确的是()

A. T1<T2<T3
B.V1=V2>V3
C.F1 >F2=F3
D.f2>f3>f1

解析:放在赤道待发的卫星1和同步卫星3都是匀速圆周运动。二者相同的是:周期相同(都等于地球自转周期24h),不同的是:同步卫星做匀速圆周运动所需向心力等于地球对它的万有引力,待发的卫星1随地球自转做匀速圆周运动,所需向心力等于万有引力减去重力

参考资料:http://wenku.baidu.com/link?url=WXf7XwulIso9lH3cX4fbjvGsU3-jvoJ5MrPYcJLku6Yfz2ME4cWGHDNVhdbwqH2ML0EBmur37qgjj2gazu4tISy4pjwZUT2MesOzy6qQll3
http://baike.baidu.com/link?url=XsKNOQc78RSZ7Ghz0DxWaKvEnLXY_nhFSYA7TOJQ5V_6pmW2cTSmjlrBqEYnEp5mi6P6FpsPjQ12kkMH7F2xyiKMyp_m6OuPZnT9yM93cUYtg3tqGNYIk9dYhYOsZ69nnNCNYyoGEHgkvY3PghIaF1diMEFQ0dUpxsZypHOVKhW

万有引力:F=GMm/r²

向心力:
在空中:向心力=万有引力
在地面:向心力=万有引力和支持力的合力

重力:
不考虑天体自转:重力=万有引力
考虑天体自转:重力和向心力的合力=万有引力

万有引力等于重力加上向心力


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甘南县13616361462: 为什么在地球表面赤道处,万有引力是向心 -
颜朱溃疡: 在赤道处,向心力指向地心,因为在赤道的截面的圆心就在地心,而重力也指向地心,所以万有引力=向心力+重力.其实你可以这样想,为什么会产生向心力,如果地球不转,就没有向心力,地球自转,才产生了向心力,再加上因为地球质量而产生的重力,其和总的表现为万有引力,即任何物体之间都有的相互吸引力.

甘南县13616361462: 地球表面,万有引力等于向心力;赤道上,万有引力等于向心力加重力.在地球表面和赤道上有什么区别? -
颜朱溃疡: 万有引力等于向心力的情况你说的并不准确,这种情况仅仅适合于围绕地球运行的天体,比如月球,人造卫星、陨石等等,而非在地球表面,在地球表面的物体会受到地面的支持力(大小等于重力)和万有引力,他们的差值等于向心力(f非常小,很多时候会被忽略),所以正确的说法是,地球表面的物体万有引力等于向心力加重力之和,而在赤道上空的天体,向心力等于万有引力,你的说法是错误的.

甘南县13616361462: 物体在赤道上完全失重时,到底是重力等于向心力,还是万有引力等于向心力,详细解说 -
颜朱溃疡: 万有引力可分解为重力和向心力.当物体在两极上时,物体不做圆周运动,故万有引力即等于重力;当物体在赤道上时,作圆周运动的半径最大,向心力最大,重力最小.当物体在赤道表面绕地旋转时,万有引力完全提供向心力.

甘南县13616361462: 物体在赤道上空是不是有如下关系: 万有引力=向心力=重力. -
颜朱溃疡: 地球上所有位置的重力都等于万有引力减去向心力,不同位置万有引力(因为物体到地心的距离都一样)是一样的,向心力不同.因为地球自转角速度相同,所以赤道半径最大线速度最大,向心力最大,两极线速度为零,向心力最小.所以两极重力最大,赤道重力最小.

甘南县13616361462: 赤道上的物体万有引力,重力,向心力的关系 -
颜朱溃疡: 我知道你想问什么,但你可能误解了一点.“引力是怎么分出一个与它方向相同,一个与它方向不同的力的”,正像你说的,一个力是不可能这样分解.实际上除了两极跟赤道.重力,向心力,引力的方向都不一样.如果是在两极,那么就没有...

甘南县13616361462: 引力、向心力、重力它们之间有什么区别.哪个大哪个小? -
颜朱溃疡: 在地球上,万有引力在任何一点都存在,万有引力只与物体质量,地球质量,和两者之间的距离有关;向心力是物体随着地球自转形成的力,在赤道上,向心力等于万有引力减去重力,在两极点则没有向心力;重力只是万有引力的一个分力,在两极点万有引力等于重力,在赤道上万有引力等于重力加向心力,在别的地方,向心力与重力的合力等于万有引力.以上只是就力的大小而言的!!记住,没有万有引力就没有重力,更谈不上向心力.向心力只是物体随着地球自转形成的离心力,实际上是很小的.画个圆,标出两极和赤道,作一下受力分析就明白了.

甘南县13616361462: 物理万有引力问题 -
颜朱溃疡: 在极地,万有引力等于重力.在赤道,万有引力减去重力等于向心力.由题意可知,在赤道的向心力等于P,即P=m*4π^2*R/T^2,求不出天体密度.重力加速度g=GM/R^2,则M=gR^2/G.第一宇宙速度等于v=sqrt(gR),则R=v^2/g,M=v^4/gG.可以求得密度

甘南县13616361462: 物体在赤道上是,万有引力提供什么力?近地卫星是什么,万有引力提供什么力? -
颜朱溃疡: 物体在赤道上时,万有引力提供重力和随地球圆周运动的向心力. 近地卫星是在地球表面附近作圆周运动的卫星,万有引力提供其圆周运动的向心力.

甘南县13616361462: 宇宙中的所以天体重力方向都指地心吗 -
颜朱溃疡: 准确说是:指向天体自身的球心.

甘南县13616361462: 为什么物体在赤道上时,万有引力的分力提供向心力,而不是重力提供向心力.而当物体不在地球表面上时,就 -
颜朱溃疡: 万有引力的分力一部分提供了向心力,另一部分就是重力人造卫星绕地球旋转时,不用重力,直接用万有引力.因为它不在地面上跟随地球一起转动,它在轨道上运动时万有引力充当向心力维持轨道.

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