引力势能为什么是负的

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2022-2-09 01:47:49 文/朱赫然

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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。

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