如果兩個物體之間的距離發生變化,那麼它們之間的力會發生什麼變化?
$(i)$. 如果一個物體的質量加倍?
$(ii)$. 如果兩個物體之間的距離加倍和三倍?
$(iii)$. 如果兩個物體的質量都加倍?


待辦事項

要找到兩個物體之間的力,如果

$(i)$. 如果一個物體的質量加倍?

$(ii)$. 如果兩個物體之間的距離加倍和三倍?

$(iii)$. 如果兩個物體的質量都加倍?

解決方案


我們知道兩個物體之間萬有引力的公式

$\boxed{F=G\frac{mM}{d^2}}$

其中,

$F\rightarrow$萬有引力

$G\rightarrow$萬有引力常數

$M\rightarrow$物體 1 的質量

$m\rightarrow$物體 2 的質量

$d\rightarrow$物體 1 和物體 2 之間的距離

$(i)$. 當一個物體的質量加倍時:

則物體 1 的質量變為 $2M$

然後,物體 1 和物體 2 之間的萬有引力

 $F'=G\frac{m(2M)}{d^2}$

或 $F'=2(G\frac{mM}{d^2})$

或 $F'=2F$


因此,如果一個物體的質量加倍,則力也加倍。

$(ii)$ 當兩個物體之間的距離加倍和三倍時:

如果兩個物體之間的距離加倍

則距離變為 $2d$

則萬有引力 $F'=\frac{(GmM)}{(2d)^2}$

或 $F'=\frac{1}{4}(\frac{GmM}{d^2})$

或 $F'=\frac{F}{4}$

因此,當兩個物體之間的距離加倍時,萬有引力變為其初始力的四分之一。

現在,如果它加倍了

$F'=\frac{(GmM}{(3d)^2}$

$F'=\frac{1}{9}(G\frac{mM}{d^2})$

或 $F'=\frac{F}{9}$

因此,當兩個物體之間的距離增加到三倍時,萬有引力變為其初始力的九分之一。


$(iii)$. 當兩個物體的質量都加倍時:

如果兩個物體的質量都加倍,則

$F'=G\frac{(2m)(2M)}{d^2}$

$F'=4F$ 

因此,萬有引力將變為其實際值的四倍。

更新於: 2022年10月10日

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