一、引力势能为什么是负的
在讨论引力势能时,一般选无限远处的势能为零在引力场范围内引力势能均为负值。因为引力做正功时,其势能是减小的。也就是说,由远到近移动质点时,系统的引力势能是逐渐减小的。或者说在无限远以内,引力势能均为负值。
物体(特别指天体)在引力场中具有的势能叫做引力势能。物理学中经常把无穷远处定为引力势能的零势能点,引力势能表达式是E=-GMm/r,G为引力常数,M为产生引力场物体(中心天体)的质量,m为研究对象的质量,r为两者质心的距离。
以地球为例,设地球质量为M,其无穷远处为势能零点,则当质量为m的物体自无穷远处移动到距离地球r处时,引力消耗势能做功为
当质量体m由无穷远处(零势能点)移动到距离地球r处,引力做功Wp=GMm/r,即引力势能减少了这么多,则该处的引力势能EP=0-GMm/r=-GMm/r。
二、为什么引力势能的表达公式:-GMm/r^2中,前面有个负号?
通过积分得到:引力势能等于引力在路径上的积分。起点为引力为
的位置,等效于无穷远处。
负号:因为越是靠近引力中心,势能越小,而定义无穷远处为
的话,任何有限的距离
r
得到的势能皆为负数。
因为无穷远处物体的引力势能为零
从无穷远到地球表面,引力做正功,引力势能减小,所以减小成负的了
三、为什么引力势能是负的
根据万有引力定律
F=Gm1m2/r^2
取无穷远为0势能面,随物体间距离增大,万有引力做负功,引力势能增大。
Ep=-Gm1m2/r
所以,引力势能是负的。
四、关于万有引力势能 公式是-GMm/R,为什么是负?
当物体从距离地球中心r1运动很短距离到r2,(r1小于r2),引力做功为[GMm/(r1)^2]*(r1-r2)
=GMm/r1-GMm/r2
=-GMm/r2-(-GMm/r1)
(注意:势能变化是势能的增加量,末状态减初状态)
所以引力势能等于(-GMm/r)
五、为什么引力势能是一个负值
引力势能
物体系的各物体之间由于万有引力相互作用而具有的势能叫做“引力势能”。例如地球周围各物体和地球之间有引力作用,因此这个物体具有引力势能。在物体远离地面的情况下,通常将距地心无限远处定为零势能状态(所以引力势能总是是负值),这时引力势能公式应为
该式又叫引力势能公式,式中G是万有引力常数,M、m分别为地球和物体的质量,r是物体与地心之间的距离。