S1-5 力学中常见的力自然界存在四种基本力:万有引力(一切质点,10-34N,无限远)电磁力(电荷,102N,无限远)强相互作用(核子、介子等,104N,10-15m)弱相互作用(大多数粒子,10-2N,<10-17m)。电磁力:F=kQ,Q,/r2弹力、摩擦力、流体阻力、气体压力、浮力等都是相互靠近的原子或分子间作用力的宏观体现,根本上说是电磁力。在粒子能量大于一定值(例如100GeV)的情况下,电磁力和弱力实际上是一种力,现在成为电弱力。未来能否统一???
§1-5 力学中常见的力 自然界存在四种基本力: 万有引力 (一切质点,10-34N,无限远)、 电磁力 (电荷,102N,无限远)、 强相互作用 (核子、介子等,104N, 10-15 m) 弱相互作用 (大多数粒子,10-2N,<10-17 m) 。 电磁力: F=kQ1Q2 /r2 弹力、摩擦力、流体阻力、气体压力、浮力等都是相互 靠近的原子或分子间作用力的宏观体现,根本上说是电磁力。 在粒子能量大于一定值(例如100 GeV)的情况下, 电磁力和弱力实际上是一 种力,现在成为电弱力。 未来能否统一???
力学中常见的力有万有引力、弹性力和摩擦力三种一、万有引力(Gravitational force)宇宙中的一切物体都在相互吸引着。万有引力是自然界的基本力之一。有万有引力的空间内存在一种物质,称为引力场,物体间(万有)引力相互作用通过引力场传递。粒子物理学认为引力相互作用通过引力子传递
2 一、万有引力(Gravitational force) 宇宙中的一切物体都在相互吸引着。万有引力是 自然界的基本力之一。 有万有引力的空间内存在一种物质,称为引力场, 物体间(万有)引力相互作用通过引力场传递。粒子 物理学认为引力相互作用通过引力子传递。 力学中常见的力有万有引力、弹性力和摩擦力三种
万有引力定律:任两质点间都存在互相作用的引力,方向沿着两质点连线:大小与两质点质量的乘积成正比,与两质点间距离ri,的平方成反比,即F, =Gm,m,活G=6.67259×10-11N·m2.kg-2,称为引力常量。矢量形式 Fi,=-Gmm(i2)i2ri2ri2表示从质点m到质点m所引的有向线段负号表示F,的方向与2的方向相反
3 万有引力定律:任两质点间都存在互相作用的引 力,方向沿着两质点连线;大小与两质点质量的乘 积成正比,与两质点间距离r12 的平方成反比,即 G=6.6725910−11Nm2 kg−2,称为引力常量 。 2 12 1 2 12 r m m F = G ( ) 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 r r r m m F G 矢量形式 = − 表示从质点m1到质点m2所引的有向线段, 负号表示F12 的方向与 的方向相反。 12 r 12 r
万有引力定律中引入的物体质量称为引力质量引力质量与在牛顿运动定律中引入的惯性质量一样,也是物体自身的一种属性的量度,它表征了物体之间引力作用的强度虽然引力质量和惯性质量代表了物体的两种不同属性,然而精确的实验研究和理论分析表明,对于任一物体来说,这两个质量都是相等的。这一重要结论正是爱因斯坦创立广义相对论的实验基础
4 万有引力定律中引入的物体质量称为引力质量。 引力质量与在牛顿运动定律中引入的惯性质量一 样,也是物体自身的一种属性的量度,它表征了物 体之间引力作用的强度。 虽然引力质量和惯性质量代表了物体的两种不同 属性, 然而精确的实验研究和理论分析表明, 对于任 一物体来说, 这两个质量都是相等的。这一重要结论 正是爱因斯坦创立广义相对论的实验基础
把地球近似为质量均匀分布的球体,则地面上一个质量为m的物体与地球间万有引力大小Gmem.mF=G由牛顿第二定律F=mg:g=R2R?两个结论:(1)g的数值与本身质量无关;(2)g的数值随着离开地面高度增加而减小。地球半径很大(约为6.37×10°m),当高度不太大时,g的数值变化可忽略。由于地球自转,地面各处的g值有明显差异。g与纬度经验公式:g = 9.78030 ×(1 + 0.0053025 sin2 μ + 0.000007 sin2 2g) m · s2g标准值为9.80665m·s-2,北京地区为9.8011m·s-2
5 把地球近似为质量均匀分布的球体,则地面上 一个质量为m的物体与地球间万有引力大小 两个结论:(1) g的数值与本身质量无关;(2) g的 数值随着离开地面高度增加而减小。 地球半径很大(约为6.37106 m ), 当高度不太大时, g的数值 变化可忽略。由于地球自转, 地面各处的g值有明显差异。 g与纬度经验公式: 2 e R m m F = G 由牛顿第二定律F = m g 2 e R Gm g = g = 9 78030 1+ 0 0053025 + 0 000007 2 2 2 . ( . sin . sin ) m s -2 g标准值为9.80665 ms −2 , 北京地区为9.8011 ms −2