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無引力區一長方體鐵柱,現將一小球放在柱子的端面中點和柱子中點上,小球受到的重力相等嗎?


謝邀。首先點贊題主的細緻入微與打破砂鍋問到底??。這個問題類似地球兩極與赤道的情形。萬有引力定律特好用,屬於宏觀。另外我給出微觀。注意:引力場方程不管用!

設鐵柱棱長為a,截面邊長為b,核子質量為m,真空漣漪量子的質量為m0,鐵球引力:F鐵球=4(m0/m)3αhc(m鐵/m)/(4πR2)。

引力來自核力,核力大小取決於核子個數與引力場半徑R。鐵柱不自轉,只有引力,沒有向心力。

選擇參照系原點為鐵柱的質心,由於鐵原子的核力輻射場是綜合效應,引力只涉及小球所在位置與質心的距離。

解法1:根據萬有引力定律與牛二定律。

①在鐵柱頂端R=?a,小球所受引力:F頂=Gm鐵m球/(?a)2。

②在小球中部R=?b,小球所受引力:F中=Gm鐵m球/(?b)2。

③鐵柱的引力加速度:g頂=F頂/m鐵。g中=F中/m鐵。顯然不一致。

解法2:根據統一動力學方程與牛二定律。

①在鐵柱頂端,引力場半徑R=?a,小球受到引力:F頂=4(m0/m)3αhc(m鐵/m)/(4π(?a)2)。

②在鐵柱中部,引力場半徑R=?b,小球受到引力:F頂=4(m0/m)3αhc(m鐵/m)/(4π(?b)2)。

③鐵柱的引力加速度:g頂=F頂/m鐵。g中=F中/m鐵。

結論:萬有引力與引力加速度的大小,取決於引力場半徑的大小。


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