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如何计算地球引力?-高等数学.上册

时间:2026-01-27 理论教育 小熊猫 版权反馈
【摘要】:设物体受力F的作用沿x轴从点a移动到点b,F平行于x轴,其大小为物体所在位置x的连续函数F=F,a≤x≤b任取x∈[a,b],在区间[x,x+dx]上力F所做的功元素为dW=Fdx则例1 在地球表面垂直发射火箭,要使克服地球引力无限远离地球,求初速度v0至少要多大?解 如图6-24所示建立x轴,设x为水的深度,则所求的功W相应于[0,5].对任意小区间[x,x+dx]上的一薄层水吸出所做的功元素为dW=9.8π·32xdx图6-24根据元素法有

如果物体在恒力F作用下,发生位移s,则F做的功为

W=F·s=Fscos<F,s>

如果F不是恒力,而是随着物体位置(通常是x轴上点的坐标x)而变化,那么F对物体做的功W该如何计算?

设物体受力F的作用沿x轴从点a移动到点bF平行于x轴,其大小为物体所在位置x的连续函数

F=Fx),axb

任取x∈[ab],在区间[xx+dx]上力F所做的功元素为

dW=Fx)dx

图示

例1 在地球表面垂直发射火箭,要使克服地球引力无限远离地球,求初速度v0至少要多大?

以地球中心为原点,升空方向为正向,建立x轴,如图6-23所示.设地球质量为M,半径为R,火箭质量为m,则当火箭距地球中心x处所受的引力大小为

图示

图示

6-23

其中图示(其中g为重力加速度),从而使火箭在地球引力场中从地面升至距地球中心x处所做的功为(https://www.xing528.com)

图示

x→+∞时,其极限就是火箭无限远离地球所做的功,即

图示

由机械能守恒定律可求得速度v0至少应满足

图示

图示.

例2 一圆柱形蓄水池高5m,底半径3m,池内盛满了水.问要把池内的水全部吸出,需要做多少功?

如图6-24所示建立x轴,设x为水的深度,则所求的功W相应于[0,5].对任意小区间[xx+dx]上的一薄层水吸出所做的功元素为

dW=9.8π·32xdx

图示

6-24

根据元素法有

图示

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