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万有引力在什么情况下等于重力

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万有引力与重力的关系示意图

如图所示,物体m处于北半球。物体与地球上所有物体一起,围绕着地轴做匀速率圆周运动。

万有引力是原始力,重力G仅仅是万有引力F的分力。 万有引力F到底起了哪些效果呢?

两个,一个是重力,另外一个就是物体m围绕地球圆周运动的向心力。下面我们对小m进行受力分析。

通过对物体m的分析,我们可知,只有万有引力和地面的支持力两个力的作用。

万有引力与重力、向心力的关系

根据圆周运动的相关知识,我们知道,一个物体做圆周运动,必须有外界的力提供向心力。

在赤道上,万有引力的方向与支持力的方向在一条直线上,不过是相反的。

在南北极上的物体,不会绕地轴旋转,所以不会受到向心力的作用。

需要提醒同学们的是,很多时候,题目中总是告诉我们万有引力等于重力。这是为什么呢?

因为角速度是固定的,根据向心力的公式F=mw^2r可知,r越大向心力越大。在赤道上,物体绕地圆周运动的半径r轨道最大,为地球半径。

换句话说,就是在赤道上,物体所受到的向心力是最大的,不过这种情况下,向心力约占的确万有引力的0.3%;地球上其他各处物体所受的向心力更是微乎其微的。

万有引力与重力的关系

一般的星球都在不停地自转,因此星球表面上的物体所受的万有引力F有两个作用效果:一个是重力G,一个是向心力fn。

它们间的关系是:F=G+fn(F是G和fn的矢量和)。

只有在自转轴上的物体,万有引力才等于重力。

地球表面的物体所受到的向心力fn的大小不超过重力G的0.35%,因此在计算中可以认为万有引力和重力大小相等,这句话我们在文章《重力》中也曾讲到,大家可以去复习一下。

参考文献

万有引力http://gaozhongwuli.com/zt/wyyl/

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