【摘要】:根据万有引力定律,质量为m1和m2,相距为r的两质点之间的引力为其中K为引力常数,引力方向是沿着两质点的连线的方向.下面计算一根细棒对一个质点的引力.图6.29例6.22 设有一根长度为l、线密度为ρ的均匀细直棒,在其中垂线上距棒a单位处有一质量为m的质点A,试计算该棒对质点A的引力,如图6.29所示.解 取坐标系如图6.28所示,棒位于x轴上,中点为原点,质点A在y轴上,取x为积分变量,变化区间
根据万有引力定律,质量为m1和m2,相距为r的两质点之间的引力为
其中K为引力常数,引力方向是沿着两质点的连线的方向.
下面计算一根细棒对一个质点的引力.
图6.29
例6.22 设有一根长度为l、线密度为ρ的均匀细直棒,在其中垂线上距棒a单位处有一质量为m的质点A,试计算该棒对质点A的引力,如图6.29所示.
解 取坐标系如图6.28所示,棒位于x轴上,中点为原点,质点A在y轴上,取x为积分变量,变化区间为
由于细棒上各点与质点A的距离不同,且各点对质点A的引力方向也不同,因此,不能直接应用式(6.19)来计算.
设想把细棒分成许多小段.在区间上任取一小区间[x,x+dx],把相应于[x,x+dx]的一段细棒近似看成位于x处的质点,其质量为ρdx,它与质点A的距离为r=因此,由万有引力定律知,这段细直棒对质点A的引力ΔF的大小近似为(www.xing528.com)
从而得到ΔF在铅直方向的分力ΔFy的近似值为
dFy是细棒对质点A的引力在铅直方向的分力Fy的元素,其中负号表示铅直分力的方向是朝下的(即与y轴的正向相反).以dFy为被积表达式,取区间上的定积分,便得引力在铅直方向的分力为
由于细棒关于y轴对称,因此引力在水平方向的分力Fx=0.所以细棒对质点A的引力大小为
方向沿细棒的中垂线指向细棒.
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