发笑,全校谁不知道马敏是出了名的的严谨细心,怎么可能出一道错题,这个傻bi也真敢说。
陈歌说:“我认为这个问题本身就是不严谨的,按万有引力公式,两物体不可能无限的接近.按万有引力公式,每个球体的中心(就是那个抽象的点)压强都是无穷大的,当然不对,其实当r小于一定程度后(大概原子量级10^-10),万有引力已经不占主导地位了,微观世界里其实是电磁力,强作用力的天下.换句话说,万有引力主要是宏观世界的公式,既然你问的是万有引力导致的压强,结论必然是个近似公式.即尺度越小,公式的误差越大。当然如果这是一个液态星球则另当别论,因为液体会将压强传递下去.。”
陈歌说到这里走上讲台,边讲解边列出公式:“现在计算液态星球,球心处的压强.假设液态星球的密度是p,半径是R.
首先计算在星球内部任意半径r处的引力场强度E:
E=GM(r)/r^2=G*p*4π/3*r^3/r^2=4πGp/3*r=kr,这里记k=4πGp
现在做一根从星体表面到球心的细长的圆柱体液柱,圆柱体截面积是s,s非常小,星球中心的压强就是这个液柱的重力/s.因为液柱两侧的其他液体给予的力是垂直侧面的,没有径向分量.
r处的小体元dV=sdr,受引力
df=E(r)pdV=kr*p*sdr=kpsrdr
积分这个力从表面到球心,得到
F=kpsR^2/2
压强
P=F/s=kpR^2/2=2π
第十六章 原来他是超级学霸(3/4)