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文档简介

1、论均匀球体内质点的引力经典物理中,牛顿万有引力公式的困境就是如何计算物体内部质点所受力的大小,一般人们用积分求球壳对内部质点引力认为球壳对内部质点引力为零,以此来断言,内部质点所受力仅仅是质点所在位置到球心部分对于球体的引力大小视为它所受引力的大小即为,但是实际上却并非如此。以下是通过微分计算的结果,或者:现在我们来重现整个推导过程,这个过程当然要以牛顿万有引力公式作为所有公式的推导基础,也就是在同一体系下,我们来计算它的最终表达式。不过我们要通过几个模型演变以达到最完整的体系计算。模型1半径为R的圆形薄片对于圆心轴线上距离为a的质点的万有引力F设为薄片的密度,m0为质点质量,d为薄片的厚度把

2、园片延径向分成均匀n0个宽度为r的同心环它的质量为2(n/no)rrd则有F=2m0(n/no)rr d L /(a²+(n/no)r) ²)-(3/2) 那么整个薄片对于质点m0的引力为F即:现在我们求均匀球体内径向上某质点的引力模型2根据以上原理我们可以把球体分成厚度为d 的ko个均匀圆形薄片而此处对于F1,F2来说:L=X-b, r=y则有设x=Rsin,b=Rsin设现在以sina为自变量改写积分令设 上式可以改写为上面推导过程中有存在球体内引力存在趋近球体表面内侧它所受到的引力最大,中心附近最小接近最大值的3/16倍,这和人们预言的与距离成正比的关系有所不同,不过它很接近弹性的线性特征,当然如果正处球心质点各部分受到强度相等方向不同的各向引力,最终质点受力为零。球心为平衡点,物质无法达到这一点,如果能达到那么它的体积必须为零。计算结果可以发现均匀球体球内质点与球外质点引力存在很大差异,而且球面是不连续点,在趋近球外壳内侧的引力是趋近球壳外侧

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