Oturum Aç

Newton's law of gravitation describes the gravitational force between any two point masses. However, for extended spherical objects like the Earth, the Moon, and other planets, the law holds with an assumption that masses of spherical objects are concentrated at their respective centers.

This assumption can be proved easily by showing that the expression for gravitational potential energy between a hollow sphere of mass (M) and a point mass (m) is the same as it would be for a pair of extended spherical solid objects.

Consider a tiny ring of width Rdϕ and mass dM on the surface of a spherical hollow sphere at a distance s from the point mass as shown in Figure 1(a).

Figure1

The gravitational potential energy between the ring and the point mass (m) is expressed as:

Equation1

The ratio of the ring's mass to the entire shell's mass is equal to the ratio of the ring's area to the shell's area. Therefore, on simplification, the ring's mass can be expressed as:

Equation2

Now, the square of distance (s) can be expressed as the sum of squares of the triangle's other two sides, as seen in Figure 1(b).

Simplifying further and taking differentials on either side,

Equation3

Considering the entire shell, s can vary between r R and r + R, as seen in Figure 1(c).

Therefore, substituting dM and s in the potential energy equation and integrating within the limits of rR to r + R, the relation obtained is the potential energy between point masses m and M at a distance r.

Equation4

Therefore, the assumption is proven.

Since force is a derivative of potential energy, the assumption holds for gravitational forces between two spherically solid objects like the Earth and the Moon. Therefore, Newton's law of gravitation can be used to determine the gravitational force between the Earth and the Moon, and the Earth and the Sun.

Etiketler
GravityNewton s Law Of GravitationGravitational ForcePoint MassesSpherical ObjectsGravitational Potential EnergyHollow SphereMass DistributionDistanceIntegrationGravitational ForcesEarthMoonSun

Bölümden 14:

article

Now Playing

14.4 : Gravity between Spherical Bodies

Kütle Çekimi

8.0K Görüntüleme Sayısı

article

14.1 : Yerçekimi

Kütle Çekimi

6.0K Görüntüleme Sayısı

article

14.2 : Newton'un Yerçekimi Yasası

Kütle Çekimi

9.4K Görüntüleme Sayısı

article

14.3 : Küresel simetrik kütleler arasındaki yerçekimi

Kütle Çekimi

787 Görüntüleme Sayısı

article

14.5 : Azaltılmış Kütle Koordinatları: İzole İki Cisim Problemi

Kütle Çekimi

1.1K Görüntüleme Sayısı

article

14.6 : Dünyadaki Yerçekimi Nedeniyle İvme

Kütle Çekimi

10.3K Görüntüleme Sayısı

article

14.7 : Diğer Gezegenlerde Yerçekimi Nedeniyle İvme

Kütle Çekimi

4.0K Görüntüleme Sayısı

article

14.8 : Görünür Ağırlık ve Dünya'nın Dönüşü

Kütle Çekimi

3.5K Görüntüleme Sayısı

article

14.9 : Dünya Yüzeyine Yakın Yerçekimi Nedeniyle İvmedeki Değişim

Kütle Çekimi

2.3K Görüntüleme Sayısı

article

14.10 : Yerçekiminden Kaynaklanan Potansiyel Enerji

Kütle Çekimi

2.7K Görüntüleme Sayısı

article

14.11 : Süperpozisyon İlkesi ve Yerçekimi Alanı

Kütle Çekimi

1.1K Görüntüleme Sayısı

article

14.12 : Kurtulma hızı

Kütle Çekimi

2.5K Görüntüleme Sayısı

article

14.13 : Uydular için Dairesel Yörüngeler ve Kritik Hız

Kütle Çekimi

2.8K Görüntüleme Sayısı

article

14.14 : Dairesel yörüngedeki bir uydunun enerjisi

Kütle Çekimi

2.1K Görüntüleme Sayısı

article

14.15 : Kepler'in Gezegensel Hareketin Birinci Yasası

Kütle Çekimi

3.7K Görüntüleme Sayısı

See More

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Araştırma

Eğitim

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır