牛顿万有引力最后的F=Mm/r2是怎么有前面所推的内容得到的?

2个回答

  • F=M/r²?应该是F=GMm/r²

    下面是公式

    1.F万=GMm/r²=mv2/r 2.F万=GMm/r²=mw²r

    3.F万=GMm/r²=m(2π/T)²r 4.F万=GMm/r²=mg(近表面)

    4.F万=GMm/r²=mg(近表面) 5.V=√GM/r²(√ 表示的是根号)

    6.角速度=√GM/r^3 7.T=2π√r^3/GM

    8.黄金代换:GM=gr² 9.M=4π²r^3/GT²

    以下是你万有引力公式的推导(你可能看不懂,你现在只要记住,不需要懂推导)~

    我们想象在上述的微观粒子场中存在一个中子,可以想象这个中子的周围受到上述这种微观粒子的压力,处于平衡状态:即如果原来是静止的,则继续保持静止状态;如果原来是运动的,则继续保持原来的运动状态.

    进一步.我们设想,在距离上面所述的中子(定为 "中子A" )为 r 的位置.有另外一个中子B ,则中子 B 挡住了中子A原来受到的微观粒子推力的一小部分,然而,在中子A另一面的微观粒子场,则没有受到这种遮挡的干扰,于是中子A的受力出现不平衡:有一个力 f 作用在中子A的背后,力图将中子A推向中子 B .

    同理,中子A也挡住了一部分微观粒子,中子 B 的背后也受到一个力 f 的作用.如果微观粒子场是绝对均匀的,并且假设中子A和中子B是截面积完全相等的圆球形,则这两个中子所受到的力绝对值完全相等,方向相反,作用在一条直线上.

    设想,在靠近中子A的位置增加一个中子 A2 ,则,中子A(现称为A1)和 A2 都受到中子 B 的遮挡,它们的背后都受到 f 力的作用,合力为 2 f ..而中子 B 则受到两个中子的遮挡,它背后受到的力同样是 2 f .这两个 2 f 力的大小相等,方向相反,作用在同一条直线上.

    同样的,我们设想,在中子A的近旁依次增加中子,达到 n1 个,在中子 B 的近旁依次增加中子,达到 n2 个,则这两组中子所受到的力F的绝对值将相等,同样是 n1n2f ,方向相反,作用在一条直线上.

    现在我们来计算力 f .这个力是微观粒子场作用在每一个中子上的力.由于这种微观粒子场尚未明确,每个微观粒子的质量、密度和单位空间里的数量均为未知数,似乎是无从入手,无法计算的.但是我们可以用下面的方法来计算力f的值.

    在仅有A ,B 两个中子的情况下,以这两个中子的中心距离 r 为半径,分别以r的两个端点为中心所构成的两个球面As,Bs和这两个被认为是标准球体的中子A,B可以看作最基本的模型.

    设:中子的半径为 rn,中子的质量为 mn,中子的最大截面面积为as,微观粒子的压强为pf,则这两个中子所受的力f = pf•as.这个力在上述两个以 r 为半径的球面(As,Bs)上所占的份额为:pf·as/ars.式中ars——半径为 r 的球(As,Bs)面面积.ars的计算公式为 4πr2.

    所以,按几何学比例相似计算中子 A,B 所受的力:

    f/ans =pf as/ars,(1)

    f = pf·ans·as /ars .(2)

    式中ans——中子的表面积,等于4πrn2.

    我们在这里只找到了力与面积之间的关系,而需要找的是力与质量之间的关系,所以必须转换一下,转换的办法如下:

    中子的最大截面积as与中子的质量 mn的计算公式为:

    as =πrn2 ,(3)

    mn=ρn•vn=ρn•4πrn3/3.(4)

    式中:ρn为中子的密度;

    vn为中子的体积;

    rn为中子半径.

    用代入法:

    mn =ρn•4 (πrn2 ) rn / 3.(5)

    即:as = 3mn/(4 rnρn).(6)

    将式(6)代入式(2),得到:

    f=pf 4πrn23mn/[(4rnρn)4πr2],

    f=3pfmnrn2/(rnr2),

    f=3pfmnrn/(4ρnr2).(7)

    这是仅有 A,B 两个中子的情况.

    当两组中子的数量分别增加到 n1,n2 个的时候:上式中的质量 mn应该改写为 n1mn,n2mn,分别表示两组中子的总质量.我们可以分别用 m1,m2 来表示这两组中子的质量.于是两组中子所受的力 F 为:

    F=3pfrnm1m2/(4ρnr2)

    F=[3pfrn/(4ρn)](m1m2/r2).(8)

    比较万有引力公式:

    F=G(m1m2/r2).

    可以很容易的看出:用[3pfrn/(4ρn)]代替 G 的时候,两个公式是相同的.

    虽然上面我们是用两个完全一样的中子进行推导的,但是我们可以假设两个中子的质量有某些差别,其结果只是反映在rn有一定差别,在证明的过程中稍微复杂一点而已.同样可以将中子改换为电子、原子或分子,等等,得出的结果将是相同的,只是(Pn,rn)变换为相应的符号罢了,而且最后都是归结为引力常数 G 的因子,G 是用实测的方法得到的,从而丝毫不影响上面关于引力公式推导的正确性.