题目内容

一个质量分布均匀的球体,半径为2r,在其内部挖去一个半径为r的球形空穴,其表面与球面相切,如图所示.已知挖去小球的质量为m,在球心和空穴中心连线上,距球心d=6r处有一质量为的质点,求剩余部分对的万有引力.

答案:略
解析:

  将挖去的小球填入空穴中,由可知,大球的质量为8m,大球对的引力为,被挖去的小球对的引力为所受剩余部分的引力为

  该题不能直接应用万有引力定律公式计算,因为挖有空穴的球剩余部分既不能视作质点,也不是质量分布均匀的球体.在此采用“填补法”进行等效计算.因为球心、空穴中心与质点在同一直线上,可分别求出完整的球体及相当于空穴大小的球体对的引力,然后再求二力的合力.


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