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万有引力是自然界中最基本的相互作用力之一。它是指任何两个有质量的物体之间都存在相互吸引的力。无论物体大小如何,只要有质量,它们之间就会产生万有引力。这种力具有普遍性,存在于宇宙中的任何地方,从微小的粒子到巨大的天体,都遵循这一规律。
牛顿万有引力定律用数学公式精确描述了万有引力的大小。公式为F等于G乘以m1乘以m2除以r的平方。其中F表示引力的大小,G是万有引力常数,m1和m2分别是两个物体的质量,r是两物体中心之间的距离。从公式可以看出,引力与两物体质量的乘积成正比,与距离的平方成反比。
万有引力常数G是一个重要的物理常数,其数值为6.67乘以10的负11次方牛顿米平方每千克平方。G表示单位质量的物体在单位距离下产生的引力大小。由于G是一个极小的常数,这解释了为什么在日常生活中我们感受不到普通物体之间的万有引力。历史上,卡文迪许通过精密的扭秤实验首次准确测定了G的数值,这个实验被称为称量地球的实验。
万有引力定律在天体运动中有广泛的应用。它解释了行星为什么绕太阳运动,月球为什么绕地球运动。在这个地月系统中,地球对月球的万有引力提供了月球做圆周运动所需的向心力,使月球能够稳定地绕地球运行。利用万有引力定律,我们还可以计算人造卫星的轨道,测定天体的质量,预测天体的运动轨迹,这在天文学和航天技术中具有重要作用。
重力与万有引力有着密切的关系。地面附近物体所受的重力,实际上就是地球对物体的万有引力。根据万有引力定律,可以推导出重力加速度g等于GM除以R的平方,其中M是地球质量,R是地球半径。由于地球不是完美的球体,重力会随纬度和海拔高度发生微小变化。在极地重力稍大,在赤道重力稍小,海拔越高重力越小,这些都体现了万有引力的普遍性。