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  一个关于万有引力的疑问,(我的逻辑推理和书上说的出现矛盾,)我们设万有引力为F,重力为mg,向心加速度为a,物体在地球赤道表面受的支持力为N处在地球赤道表面的物体,受N和F作用下绕地

  一个关于万有引力的疑问,(我的逻辑推理和书上说的出现矛盾,)

  我们设万有引力为F,重力为mg,向心加速度为a,物体在地球赤道表面受的支持力为N 处在地球赤道表面的物体,受N和F作用下绕地球作圆周运动,就有F-N=ma,因为重力mg与N相等,即F=mg+ma; 接下来将其推广,对于处在赤道上方的卫星只受F作用绕地球作圆周运动,就有F=ma.因其不受支持力N作用,故不需要mg与N平衡,即mg=0 以上是我个人的逻辑推理,但书上却说赤道上空卫星受重力等于向心力等于万有引力,即mg=F=ma,也就是与我的推理过程的推广内容不符,我实在无法理解,

1回答
2020-04-28 18:00
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蔡若虹

  首先向心力是外力,这个外力指向圆心使物体做匀速圆周运动.你在这个问题中已经暗指g不随离地球的距离而改变.

  向心力计算公式f=mw^2r,其中m是物体质量,w是角速度,r是半径.

  在地球表面,因为r小,所以做匀速圆周运动所需要的向心力小,但是此时由于重力mg指向地心并且大于所需要的向心力.因此,需要地面向上提供支持力抵消一部分重力.这是向心力f=mg-N.f=ma.此时ma=mg-N.

  外部的物体,此时距离地球远,如果是同步卫星,那么和在地球表面所拥有的角速度相同,即w相同.此时由于公式f=mw^2r,r增大,需要的向心力f增大.外太空地面无法提供支持力,而此时物体做匀速圆周运动.注意,物体做匀速圆周运动是前提条件,这个条件得到的推论就是物体收到的外力完全作为向心力.此时,必须有f=mg,否则物体就将逐渐的接近地球.由于f=ma,a为向心加速度.此时mg=ma.

  这里多说一句,如果此时物体受到的向心力大于物体需要的向心力,那么物体将做螺线运动,逐渐接近圆心.

2020-04-28 18:03:11

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