庫倫定律與重力定律的相似之處,以及相異之處。

2023/03/20閱讀時間約 2 分鐘
大家好!今天我們要來介紹生活中兩種力,藉由用兩種力的公式來比較相似的地方,以及不同的地方。這兩種力就是電力與重力!

電力

電力是兩個帶電荷的物體對對方的吸引力,那這個吸引力可以是正的,也可以是負的?你可能會覺得奇怪,因為有作「負」力這種東西嗎?力不是都作正的嗎?這個問題,在後幾段會來講解。

重力

重力就是大家最熟悉的力了,定義為兩物體之間的吸引力。你每天都會感受到重力,即使是在外太空的人也是如此!重力還有另外一個名字,是18世紀一個偉大科學家牛頓取的,叫做「萬有引力」,每個有質量的萬物都有重力互相吸引!但是重力不像電力可以有負的力,重力只能是正的。這個部分我們在下段與電力一起解釋!

相似之處

上面介紹的兩種力,皆與距離平方成反比,與兩物體質量或電荷的乘積成正比。「與距離平方成反比」的意思是如果你把兩物體拉遠距離X,那麼力會變成原本的1/X^2倍,這叫做「平方反比律」。例如把距離拉遠2倍,力會變成原本的1/4倍!
以下是重力的公式(就是重力定律的公式):F=GMm/r^2,F就是重力(單位為牛頓),G是萬有引力常數6.67*10^-11(不用管單位,帶進去就可以了,因為是常數),M是其中一個物體的質量(單位為公斤),m是另外一個物體的質量(單位為公斤),r是距離(單位為公尺)。
接著是電力的公式(就是庫倫定律的公式):F=kQq/r^2,F就是電力(單位為牛頓),k是庫倫常數9.0*10^9(也是一樣,不需用管單位,因為他是常數。相對的,如果其他有單位的也換算好,就可以直接取數值,不需用單位了),Q是一個物體的電荷(單位為庫倫),q是另外一個物體的電荷(單位也是庫倫),r是距離(單位為公尺。)

力的正負

剛剛提到的電力的力可以是正也可以是負,但是重力只能是正的,到底為什麼呢?
萬有引力公式跟庫倫定律公式都是在指吸引力,你或許已經知道,電力有分電斥力與電吸引力,所以庫倫定律算出來的力如果是負的就是電斥力!因為如果互相吸引就是正的,不吸引也不排斥就是0,排斥就是負的囉!
那重力就是只有互相吸引,當然就是只有正的力囉!如果萬有引力公式算出的力可以是負的,那你現在可能會從地表飛向宇宙了!
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