请问万有引力做功公式怎么证明?

1个回答

  • 取无穷远处势能为0

    取星体质量M,距离星体r远处有一质量m物体,将此物体移远一小段距离,到r1远处,由于移动极小,可取平均引力F=GMm/rr1

    则平均做功W1=F(r1-r)=GMm/r-GMm/r1

    类似的,再移远一小段距离,至r2处,

    W2=GMm/r1-GMm/r2

    W3=GMm/r2-GMm/r3

    ……

    Wn=GMm/r(n-1)-GMm/rn

    rn趋于无穷大

    累加后W总=-GMm/r=0-Ep

    所以导出Ep=-GMm/r

    积分方法:

    先把问题具体化一下:质点质量为M,求和质点距离为r0处的引力势能.

    设无穷远处引力势能为0.设一质量为m的物体从无穷远处移向M,在距离为r处的万有引力

    F=GMm/r^2

    在这个力的作用下向M移动一小段距离dr,这个过程中可以认为F不变,做功

    dW=Fdr=GMmdr/r^2

    将上面的式子对r从正无穷到r0积分,可以得到

    W=GMm/r0

    这就是万有引力对物体从无穷远到r0做的功,也就是物体在该过程中减小的势能,所以物体在r0处的势能(无穷远处为零)

    Ep=0-W=-GMm/r0