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牛顿万有引力定律如何推导出来的(牛顿是怎样推导出万有引力公式的)

牛顿万有引力定律如何推导出来的(牛顿是怎样推导出万有引力公式的)

更新时间:2025-05-21 21:05:47

牛顿万有引力定律如何推导出来的

牛顿的万有引力定律是通过开普勒 实际观察行星运动归纳出的三大定律:

①所有行星绕太阳的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。

②行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。

③所有行星绕太阳一周的恒星时间的平方与它们轨道长半轴的立方成比例

以太阳为极坐标

 原点,根据第二定律 :r²θ=C,于是有θ=Cu²,u=1/r,进行适当数学变换:

根据运动学方程:F=ma=m(r-rθ),将r=常常一串代入F=mrθ,得到比奈公式:

又根据第一定律,太阳(原点)在椭圆的一个焦点上,那么轨道方程为:r=p/(1+ecosθ),其中p和e为椭圆的半通径和偏心率 ,为常数,那么有:

代入比奈公式,可以得到:

上式说明了行星在运动过程中受到太阳的引力大小和行星质量成正比,和距离的平方成反比。

这是一个行星的计算结果,只能说明行星受太阳的引力具有上式的形式,是否对任意的行星都具有相同的G呢?

令a为椭圆轨道长半径,e为偏心率,则椭圆面积为

代入引力公式有:

根据第三定律,对任意两个行星,a1³/T1²=a2³/T2²,于是我们发现G是一个常数!

万有引力定律证明完毕!!

万有引力的推导公式:F引=GMm/r2。

F:两个物体之间的引力

G:万有引力常量

m1:物体1的质量

m2:物体2的质量

r:两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)。

推导过程:

具体如下:F引=F向=mw2r=mv2/r

再由线速度与周期的关系得到F引=m(2πr/T)2/r=4π2mr/T2F引=4π2mr/T2=4π2(r3/T2)m/r2F引=4π2km/r2

所以可以得出结论:太阳对行星的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳的距离的二次方成反比。

即:F∝m/r2牛顿根据牛顿第三定律大胆的猜想:既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比,也应该与太阳的质量成正比。

F引∝Mm/r2写成等式:F引=GMm/r2

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