Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Gravitational fields · ⁨สนามโน้มถ่วง⁩

A-Level Physics · ⁨Physics A-Level⁩ · Topic 13 · ⁨หัวข้อ 13⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
12:15

สนามโน้มถ่วง

แอปเปิ้ลหล่นจากต้นไม้ ดวงจันทร์โคจรรอบโลก selama หลายพันปีไม่มีใครเห็นความเชื่อมโยงระหว่างทั้งสอง จนกระทั่งไอแซก นิวตันได้มี...

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

13.1

Gravitational fields · ⁨สนามแรงโน้มถ่วง⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. understand that a gravitational field is an example of a field of force and define gravitational field as force per unit mass
  2. represent a gravitational field by means of field lines
ไทย
  1. เข้าใจว่า สนามโน้มถ่วง เป็นตัวอย่างของ สนามแรง และนิยามสนามโน้มถ่วงว่าเป็นแรงต่อหน่วยมวล
  2. แสดงสนามโน้มถ่วงโดยใช้ เส้นสนาม

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Definition

A gravitational field 重力场 is a region where a mass 质量 feels a force 力 from other masses. The gravitational field strength 重力场强度 $g$ at a point is the gravitational force per unit mass on a small test mass 检验质量 placed there:

$$g = \frac{F}{m}.$$

Unit: $\text{N kg}^{-1}$ (the same as $\text{m s}^{-2}$ — the acceleration of free fall in the field). $g$ is a vector 矢量, pointing the way the force acts — towards the source mass.

The examiner's wording. A gravitational field is a region of space in which a mass experiences a force. Gravitational field strength at a point is the gravitational force per unit mass acting on a small test mass placed at the point. The direction of a field line at a point is the direction of the force on a (small test) mass placed there. All three are one-mark definitions; "force per unit mass" is the phrase that scores, "the force on 1 kg" is not.

Field lines

A gravitational field is drawn with field lines 场线 that point the way the force acts on a test mass:

  • around a point mass 质点 or a uniform sphere (treated as a point mass from outside), the field lines are radial 径向, pointing inwards.
  • near the Earth's surface over a small area, the field lines are nearly parallel and equally spaced, pointing straight down — a uniform field 匀强场.

Closer lines mean a stronger field.

Why $g$ is constant near the surface, in terms of field lines (a two-mark explanation): over a region whose size is small compared with the Earth's radius, the radial field lines are almost parallel and their spacing hardly changes with height, so the field strength — which the spacing represents — is almost the same at the top of the region as at the bottom. Over the whole planet the lines spread out with distance and the field falls.

Worked example. A point P represents a point mass. Draw lines to represent the gravitational field around P, and state what the direction of a line shows.

Straight radial lines, evenly spaced around P, with arrows pointing inwards towards P. The direction of a line is the direction of the force on a small test mass placed there — always towards the mass that produces the field, because gravity only attracts.

ไทย

นิยาม

สนามแรงโน้มถ่วง คือพื้นที่ซึ่ง มวล感受到 แรง จากมวลอื่น ความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง $g$ ที่จุดหนึ่งคือ แรงโน้มถ่วงต่อหน่วยมวล作用于一个小 ทดสอบมวล วางไว้ที่นั่น:

$$g = \frac{F}{m}.$$

หน่วย: $\text{N kg}^{-1}$ (เดียวกับ $\text{m s}^{-2}$ — ความเร่งตกอิสระในสนาม). $g$ เป็น เวกเตอร์, ชี้ทิศทางที่แรงกระทำ — เข้าสู่มวลต้นกำเนิด.

คำพูดของผู้สอบ. สนามแรงโน้มถ่วง คือพื้นที่ซึ่งมวลได้รับแรง. ความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง ที่จุดหนึ่งคือแรงโน้มถ่วงต่อหน่วยมวล作用于一个小ทดสอบมวลวางไว้ที่จุดนั้น. ทิศทางของ เส้นสนาม ที่จุดหนึ่งคือทิศทางของแรง作用于一个小(ทดสอบ)มวลวางไว้ที่นั่น. ทั้งสามเป็นนิยามหนึ่งคะแนน; "แรงต่อหน่วยมวล" คือวลีที่ได้คะแนน, "แรง作用于1 กก." ไม่ได้.

เส้นสนาม

สนามแรงโน้มถ่วงวาดด้วย เส้นสนาม ชี้ทิศทางที่แรง作用于一个小ทดสอบมวล:

  • รอบ มวลจุด หรือทรงกลมสม่ำเสมอ (พิจารณาเป็นมวลจุดจากภายนอก), เส้นสนามเป็น รังสี, ชี้ เข้าหาภายใน.
  • ใกล้พื้นผิวโลกในพื้นที่เล็ก, เส้นสนามเกือบ ขนานกันและเว้นห่างเท่าๆ กัน, ชี้ตรงลง — สนามสม่ำเสมอ.

เส้นใกล้กันหมายถึงสนามแรง更强.

สามชุดของเส้นสนามแรงโน้มถ่วง: เส้นขนานเว้นห่างเท่ากันสำหรับความเข้มสนามคงที่, เส้นกระจายออกสำหรับความเข้มลดลง, และเส้นรวมเข้าหากันสำหรับความเข้มเพิ่มขึ้น
ช่องว่างระหว่างเส้นสนามแสดงความเข้มของสนาม — เส้นใกล้กันแสดงถึงสนามที่แรงขึ้น

ทำไม $g$ ถึงคงที่ใกล้พื้นผิว, ในเชิงเส้นสนาม (คำอธิบายสองคะแนน): เหนือพื้นที่whose size เล็กเมื่อเทียบกับรัศมีของโลก, เส้นสนามรังสีเกือบขนานและช่องว่างระหว่างมันแทบไม่เปลี่ยนกับความสูง, ดังนั้นความเข้มสนาม — ซึ่งช่องว่างแทน — เกือบเท่ากันที่ด้านบนของพื้นที่เช่นเดียวกับด้านล่าง. เหนือทั้งดาวเคราะห์เส้นกระจายออกตามระยะทางและสนามลดลง.

ตัวอย่างคำนวณ. จุด P แทนมวลจุด. วาดเส้นเพื่อแสดงสนามแรงโน้มถ่วงรอบ P, และบอกว่าทิศทางของเส้นแสดงอะไร.

เส้นรังสีตรง, เว้นห่างเท่าๆ รอบ P, พร้อมลูกศรชี้ เข้าหาภายใน สู่ P. ทิศทางของเส้นคือทิศทางของแรง作用于一个小ทดสอบมวลวางไว้ที่นั่น — เสมอเข้าสู่มวลที่สร้างสนาม, เพราะแรงโน้มถ่วงดึงดูดเท่านั้น.

Explore · ⁨สำรวจ⁩

A radial field · ⁨สนามรัศมี⁩

Change the mass. The field lines point inward and get denser close in, where the field is stronger — a radial field around a point mass. · ⁨เปลี่ยนมวล เส้นสนามชี้เข้าภายในและ หนาแน่นใกล้ศูนย์กลาง ซึ่งสนามแรงมาก — สนามรัศมีรอบมวลจุดหนึ่ง⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
gravitational field/ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld/ สนามโน้มถ่วง
mass/mæs/ มวล
force/fɔːs/ แรง
gravitational field strength/ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld streŋθ/ ความเข้มของสนามโน้มถ่วง
test mass/test mæs/ มวลทดสอบ
vector/ˈvektə/ เวกเตอร์
field line/fiːld laɪn/ เส้นสนามไฟฟ้า
point mass/pɔɪnt mæs/ มวลจุด
13.2 13.3

Newton's law of gravitation · ⁨กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. understand that, for a point outside a uniform sphere, the mass of the sphere may be considered to be a point mass at its centre
  2. recall and use Newton's law of gravitation $F = Gm_1m_2 / r^2$ for the force between two point masses
  3. analyse circular orbits in gravitational fields by relating the gravitational force to the centripetal acceleration it causes
  4. understand that a satellite in a geostationary orbit remains at the same point above the Earth's surface, with an orbital period of 24 hours, orbiting from west to east, directly above the Equator
ไทย
  1. เข้าใจว่า สำหรับจุดภายนอก ทรงกลมสม่ำเสมอ มวลของทรงกลมสามารถพิจารณาได้ว่าเป็น มวลจุด ที่จุดศูนย์กลาง
  2. จำและใช้ กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน $F = Gm_1m_2 / r^2$ สำหรับแรงระหว่างมวลจุดสองจุด
  3. วิเคราะห์ วงโคจรวงกลม ในสนามโน้มถ่วงโดยเชื่อมโยง แรงโน้มถ่วง กับ ความเร่งสู่ศูนย์กลาง ที่เกิดขึ้น
  4. เข้าใจว่า ดาวเทียม ใน วงโคจรภูมิสถิต จะอยู่ที่ตำแหน่งเดิมเหนือพื้นผิวโลก โดยมี รอบโคจร 24 ชั่วโมง โคจรจากตะวันตกไปตะวันออก โดยอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรโดยตรง
English
  1. derive, from Newton's law of gravitation and the definition of gravitational field, the equation $g = GM/r^2$ for the gravitational field strength due to a point mass
  2. recall and use $g = GM/r^2$
  3. understand why $g$ is approximately constant for small changes in height near the Earth's surface
ไทย
  1. สกัดสมการ $g = GM/r^2$ สำหรับ ความเข้มของสนามโน้มถ่วง จากมวลจุด โดยใช้กฎความโน้มถ่วงของนิวตันและการนิยามสนามโน้มถ่วง
  2. จำและใช้ $g = GM/r^2$
  3. เข้าใจว่าทำไม $g$ จึงมีค่าประมาณคงที่สำหรับการเปลี่ยนแปลงความสูงเล็กน้อยใกล้พื้นผิวโลก

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

For two point masses $m_{1}, m_{2}$ a distance $r$ apart, the force on each is

$$F = \frac{G m_{1} m_{2}}{r^{2}},$$

pulling them together along the line joining them. This is Newton's law of gravitation 万有引力定律. The constant $G = 6.67 \times 10^{-11}\ \text{N m}^{2}\ \text{kg}^{-2}$ is the universal gravitational constant 万有引力常量.

In words, as the mark scheme wants it: the gravitational force between two point masses is proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of their separation — both proportionalities, and "point masses". Asked to "state the equation and the meaning of any other symbols", give $F = Gm_{1}m_{2}/r^{2}$ with $G$ the gravitational constant and $r$ the distance between the centres.

Worked example. Two isolated uniform spheres, each of mass $1.0 \times 10^{3}\ \text{kg}$, have their centres $2.0\ \text{m}$ apart. Find the gravitational force between them and comment on its size.

$F = \dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 1.0 \times 10^{3} \times 1.0 \times 10^{3}}{2.0^{2}} = 1.7 \times 10^{-5}\ \text{N}$. This is about $10^{-9}$ of each sphere's weight ($9.8 \times 10^{3}\ \text{N}$): gravity between everyday objects is negligible, and only a planet-sized mass produces a noticeable field. "Isolated" in a question means that no other masses need be considered.

Spheres treated as point masses

For a uniform sphere (such as a planet or star), the field at any point outside is the same as that of a point mass equal to the total mass at the centre. So from above the surface, you can treat the Earth as a point mass at its centre. (Points inside a sphere are different, and are not in the syllabus.)

Between two masses the fields subtract and the potentials add. Field strength is a vector: on the line joining two spheres the two fields point in opposite directions, so there is a point where they cancel and the resultant field is zero. Potential is a scalar: the two potentials simply add, and both are negative, so the potential is least negative (a maximum) at the point where the field is zero.

Worked example. Two identical isolated uniform spheres X and Y, each of mass $M$ and radius $R$, have their centres a distance $L$ apart. Point P lies on the line joining the centres. State where on the line the resultant field strength is zero, and find the gravitational potential there.

By symmetry the fields of X and Y are equal and opposite at the midpoint, $L/2$ from each centre, so the resultant field is zero there. The potential at P is the sum $\phi = -\dfrac{GM}{L/2} - \dfrac{GM}{L/2} = -\dfrac{4GM}{L}$. A mass released at P would stay there; a mass released anywhere else on the line falls towards the nearer sphere.

Field strength from a point mass

Put the gravitational force on a test mass $m$ at distance $r$ from a point mass $M$ into $g = F/m$:

$$F = \frac{G M m}{r^{2}}, \qquad g = \frac{G M}{r^{2}}.$$

So $g$ falls off as $1/r^{2}$ as you move away from the source.

The two-mark derivation. The force on a test mass $m$ at distance $r$ from a point mass $M$ is $F = GMm/r^{2}$ (Newton's law). Field strength is force per unit mass, $g = F/m$, so $g = GM/r^{2}$. Write both lines: the law and the definition are the two marks. Because $g \propto 1/r^{2}$, halving the distance makes the field four times stronger: at distance $x/2$ the field is $4g$, in the same direction, towards $M$.

Worked example. Find the gravitational field strength at the Earth's surface. (Earth's mass $M = 6.0 \times 10^{24}\ \text{kg}$, radius $R = 6.4 \times 10^{6}\ \text{m}$, $G = 6.67 \times 10^{-11}\ \text{N m}^{2}\ \text{kg}^{-2}$.)

$$g = \frac{GM}{R^{2}} = \frac{(6.67 \times 10^{-11})(6.0 \times 10^{24})}{(6.4 \times 10^{6})^{2}} \approx 9.8\ \text{N kg}^{-1}.$$

Why $g$ is nearly constant near the Earth's surface

The Earth's radius is $R \approx 6.4 \times 10^{6}\ \text{m}$. Rising to height $h$ changes the distance from the centre from $R$ to $R + h$. For $h \ll R$ (any building or mountain), $(R + h)/R \approx 1$, so $g$ barely changes — going from $5\ \text{m}$ to $10\ \text{m}$ high changes $r$ by about one part in a million. In the laboratory, $g$ is effectively constant.

ไทย

สำหรับมวลจุดสอง $m_{1}, m_{2}$ ห่างกัน $r$, แรง作用于แต่ละข้างคือ

มวลสองดึงกันตามเส้นเชื่อม把它们
มวลสองก้อนดึงดูดกันตามเส้นตรงที่เชื่อมระหว่างกัน
$$F = \frac{G m_{1} m_{2}}{r^{2}},$$

ดึง它们เข้าด้วยกันตามเส้นเชื่อม把它们. นี่คือ กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน. ค่าคงที่ $G = 6.67 \times 10^{-11}\ \text{N m}^{2}\ \text{kg}^{-2}$ คือ ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงสากล.

เป็นคำพูด, ตามที่แผนการให้คะแนนต้องการ: แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลจุดสองแปรผันตรงกับผลคูณของมวล它们在และแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่าง把它们 — ทั้งสองความสัมพันธ์, และ "มวลจุด". ถามให้ "เขียนสมการและความหมายของสัญลักษณ์อื่นๆ", ให้ $F = Gm_{1}m_{2}/r^{2}$ พร้อม $G$ ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงและ $r$ ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลาง.

ตัวอย่างคำนวณ. ทรงกลมสม่ำเสมอสองดวงที่แยกออกจากกัน, มวลแต่ละ ⟨$1.0 \times 10^{3}\ \text{kg}$⟩, จุดศูนย์กลางห่างกัน $2.0\ \text{m}$. หาแรงโน้มถ่วงระหว่าง它們และคอมเมนต์เกี่ยวกับขนาด.

$F = \dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 1.0 \times 10^{3} \times 1.0 \times 10^{3}}{2.0^{2}} = 1.7 \times 10^{-5}\ \text{N}$. นี้ประมาณ $10^{-9}$ ของน้ำหนักของแต่ละทรงกลม ($9.8 \times 10^{3}\ \text{N}$): แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุทั่วไปเล็กน้อย, และเฉพาะมวลขนาดดาวเคราะห์จึงสร้างสนาม noticeable. "แยก" dalam pertanyaanหมายความว่าไม่มีมวลอื่นต้องพิจารณา.

ทรงกลมพิจารณาเป็นมวลจุด

สำหรับวัตถุทรงกลมสม่ำเสมอ (เช่น ดาวเคราะห์หรือดาว)สนามแรงโน้มถ่วงที่จุดใด ๆ ภายนอกจะมีค่าเท่ากับสนามของมวลจุดที่มีค่าน้ำหนักรวมเท่ากันที่ศูนย์กลาง ดังนั้นเมื่ออยู่เหนือพื้นผิว เราสามารถพิจารณาโลกเป็นมวลจุดที่ศูนย์กลางได้ (จุดภายในทรงกลมมีค่าต่างออกไปและไม่อยู่ในหลักสูตร)

เส้นสนามแรงโน้มถ่วงแบบรัศมีชี้เข้าหาจุดมวล และรูปแบบเส้นรัศมีชี้เข้าหาเดียวกันรอบทรงกลมสม่ำเสมอ
ภายนอกทรงกลมสม่ำเสมอ สนามจะมีความเป็นรัศมี เหมือนกับมวลจุดที่ศูนย์กลางเป๊ะ

ระหว่างมวลสองตัว สนามจะหักล้างกันและศักย์จะบวกกัน ความเข้มสนามเป็นเวกเตอร์: บนเส้นเชื่อมทรงกลมทั้งสอง สนามทั้งสองชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม จึงมีจุดหนึ่งที่ทำให้หักล้างกันจนเหลือสนามสุทธิเป็นศูนย์ ศักย์เป็นสเกลาร์: ศักย์ทั้งสองบวกกันโดยตรง และทั้งสองมีค่าลบ ดังนั้นศักย์จึงมีค่าน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับความลบ (คือค่าสูงสุด) ที่จุดซึ่งสนามเป็นศูนย์

กราฟสองอันตามเส้นเชื่อมระหว่างทรงกลม X และ Y ที่มีลักษณะเหมือนกัน: ความเข้มสนามรวม g ลดลงจากพื้นผิวของ X ผ่านจุดกลางเป็นศูนย์แล้วเปลี่ยนทิศทาง; ศักย์มีค่าลบตลอดและเพิ่มขึ้นถึงค่าสูงสุด ซึ่งเป็นค่าน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับความลบ ที่จุดกลาง
ตามเส้นระหว่างมวลสองตัวเท่ากัน ความเข้มสนามจะผ่านจุดศูนย์ที่จุดกลาง ซึ่งที่นั่นศักย์จะมีค่าสูงสุด

ตัวอย่างคำนวณ ทรงกลมสม่ำเสมอ X และ Y ที่แยกออกจากกันและมีลักษณะเหมือนกัน มวลแต่ละตัว $M$ และมีรัศมี $R$ โดยระยะห่างระหว่างศูนย์กลางคือ $L$ จุด P อยู่บนเส้นเชื่อมศูนย์กลาง ระบุตำแหน่งบนเส้นที่ความเข้มสนามรวมเป็นศูนย์ และหาค่าศักย์แรงโน้มถ่วงที่จุดนั้น

เนื่องจากสมมาตร สนามของ X และ Y จะมีขนาดเท่ากันและชี้ในทิศทางตรงกันข้ามที่ จุดกลาง $L/2$ จากศูนย์กลางทั้งสอง ทำให้สนามสุทธิเป็นศูนย์ที่นั่น ศักย์ที่ P คือผลรวม $\phi = -\dfrac{GM}{L/2} - \dfrac{GM}{L/2} = -\dfrac{4GM}{L}$ มวลที่ปล่อยจาก P จะคงอยู่ที่นั่น; มวลที่ปล่อยจากจุดอื่นใดบนเส้นจะตกเข้าหาทรงกลมที่ใกล้กว่า

ความเข้มสนามจากจุดมวล

แทนแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมวลทดสอบ $m$ ที่ระยะ $r$ จากจุดมวล $M$ ลงใน $g = F/m$:

$$F = \frac{G M m}{r^{2}}, \qquad g = \frac{G M}{r^{2}}.$$

ดังนั้น $g$ จึงลดลงตาม $1/r^{2}$ เมื่อเราเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิด

การพิสูจน์แบบ 2 คะแนน แรงที่กระทำต่อมวลทดสอบ $m$ ที่ระยะ $r$ จากจุดมวล $M$ คือ $F = GMm/r^{2}$ (กฎของนิวตัน) ความเข้มสนามคือแรงต่อหน่วยมวล $g = F/m$ ดังนั้น $g = GM/r^{2}$ เขียนทั้งสองบรรทัด: กฎและนิยามคือ 2 คะแนน เนื่องจาก $g \propto 1/r^{2}$ การลดระยะทางลงครึ่งหนึ่งจะทำให้สนาม แข็งแรงขึ้นสี่เท่า: ที่ระยะ $x/2$ สนามจะมีค่า $4g$ ในทิศทางเดิม ชี้เข้าหา $M$

กราฟแสดงความเข้มสนามแรงโน้มถ่วง g เทียบกับระยะ r: g เท่ากับ GM/r² ดังนั้นจึงมีค่ามากใกล้พื้นผิว r=R และลดลงตาม 1/r² ตามระยะทาง
ความเข้มสนามลดลงตาม $1/r^2$ กับระยะห่างจากจุดมวล

ตัวอย่างคำนวณ จงหาความเข้มสนามแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวโลก (มวลโลก $M = 6.0 \times 10^{24}\ \text{kg}$, รัศมี $R = 6.4 \times 10^{6}\ \text{m}$, $G = 6.67 \times 10^{-11}\ \text{N m}^{2}\ \text{kg}^{-2}$.)

$$g = \frac{GM}{R^{2}} = \frac{(6.67 \times 10^{-11})(6.0 \times 10^{24})}{(6.4 \times 10^{6})^{2}} \approx 9.8\ \text{N kg}^{-1}.$$

ทำไม $g$ จึงเกือบคงที่ใกล้พื้นผิวโลก

รัศมีของโลกคือ $R \approx 6.4 \times 10^{6}\ \text{m}$ การยกสูงขึ้นสูง $h$ จะเปลี่ยนระยะจากศูนย์กลางจาก $R$ เป็น $R + h$ สำหรับ $h \ll R$ (อาคารหรือภูเขาใดๆ), $(R + h)/R \approx 1$, ดังนั้น $g$ จึงเปลี่ยนแปลงน้อยมาก — การเปลี่ยนความสูงจาก $5\ \text{m}$ เป็น $10\ \text{m}$ เปลี่ยน $r$ ประมาณหนึ่งส่วนในล้าน ในห้องปฏิบัติการ, $g$ สามารถถือว่าเป็นค่าคงที่ได้

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Newton's law of gravitation · ⁨กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน⁩

F ∝ Mm / r²

Gravity pulls inward and weakens with the square of the distance. · ⁨แรงโน้มถ่วงดึง เข้าหาศูนย์กลาง และลดลงตามกำลังสองของระยะทาง⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
radial/ˈreɪdɪəl/ แบบรัศมี
uniform field/ˈjuːnɪfɔːm fiːld/ สนามสม่ำเสมอ
Newton's law of gravitation/ˈnjuːtnz lɔː ɒv ˌɡrævɪˈteɪʃn/ กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน
universal gravitational constant/ˌjuːnɪˈvɜːsl ˌɡrævɪˈteɪʃənl ˈkɒnstənt/ ค่าคงที่โน้มถ่วงสากล
scalar/ˈskeɪlə/ สเกลาร์
gravitational potential/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl/ ศักย์พลังงานแรงโน้มถ่วง
13.2 13.3

Orbital motion in a gravitational field · ⁨การเคลื่อนที่วงโคจรในสนามแรงโน้มถ่วง⁩

English

For a satellite 卫星 of mass $m$ in a circular orbit 轨道 of radius $r$ around a body of mass $M$, gravity provides the centripetal force 向心力:

$$\frac{G M m}{r^{2}} = \frac{m v^{2}}{r}.$$

Cancel $m$ (the orbital speed does not depend on the satellite's mass):

$$v = \sqrt{\frac{G M}{r}}.$$

Worked example. A satellite orbits the Earth in a circular orbit of radius $r = 7.0 \times 10^{6}\ \text{m}$. Find its orbital speed. (For the Earth, $GM = 4.0 \times 10^{14}\ \text{m}^{3}\ \text{s}^{-2}$.)

$$v = \sqrt{\frac{GM}{r}} = \sqrt{\frac{4.0 \times 10^{14}}{7.0 \times 10^{6}}} \approx 7.6 \times 10^{3}\ \text{m s}^{-1}.$$

The period 周期 follows from $T = 2\pi r / v$:

$$T = 2\pi \sqrt{\frac{r^{3}}{G M}}, \quad\text{so}\quad T^{2} = \frac{4\pi^{2}}{G M} \cdot r^{3}.$$

This is Kepler's third law 开普勒第三定律 for circular orbits: $T^{2} \propto r^{3}$. A plot of $T^{2}$ against $r^{3}$ is a straight line through the origin with gradient $4\pi^{2}/(GM)$, so orbital data gives the central mass.

The two-mark derivation, as the exam sets it. For a satellite of mass $m$ in a circular orbit of radius $R$ and period $T$ around a planet of mass $M$: the gravitational force provides the centripetal force, $\dfrac{GMm}{R^{2}} = mR\omega^{2}$, and $\omega = 2\pi/T$; so $\dfrac{GM}{R^{2}} = \dfrac{4\pi^{2}R}{T^{2}}$, giving $T^{2} = \dfrac{4\pi^{2}R^{3}}{GM}$. For an orbit at height $h$ above a planet of radius $R_{\text{p}}$ the orbital radius is $R_{\text{p}} + h$, so $T^{2} = 4\pi^{2}(R_{\text{p}} + h)^{3}/GM$: a graph of $T^{2}$ against $(R_{\text{p}} + h)^{3}$ is a straight line through the origin whose gradient gives $M$.

Worked example. Satellite X, of mass $M_{\text{s}}$, orbits a planet at a distance $4R$ from its centre; satellite Y, of mass $2M_{\text{s}}$, orbits at $3R$. Compare their speeds, periods and kinetic energies.

From $v = \sqrt{GM/r}$, $\dfrac{v_{\text{Y}}}{v_{\text{X}}} = \sqrt{\dfrac{4R}{3R}} = 1.15$: Y moves faster, and the satellite masses do not enter. From $T \propto r^{3/2}$, $\dfrac{T_{\text{Y}}}{T_{\text{X}}} = \left(\dfrac{3}{4}\right)^{3/2} = 0.65$. Kinetic energy $= \tfrac{1}{2}mv^{2} = \dfrac{GMm}{2r}$, so $\dfrac{E_{\text{Y}}}{E_{\text{X}}} = \dfrac{2M_{\text{s}}/3R}{M_{\text{s}}/4R} = \dfrac{8}{3}$. In ratio questions cancel $G$, $M$ and the satellite mass first; only the radii and masses that differ survive.

Binary stars. Two stars of masses $M_{\text{A}}$ and $M_{\text{B}}$ a distance $d$ apart orbit their common centre of mass 质心, always on opposite sides of it, with the same period. The centre of mass divides $d$ in the inverse ratio of the masses, $M_{\text{A}}r_{\text{A}} = M_{\text{B}}r_{\text{B}}$ with $r_{\text{A}} + r_{\text{B}} = d$, and the same gravitational force $GM_{\text{A}}M_{\text{B}}/d^{2}$ is the centripetal force on each star.

Worked example. A binary star consists of star A, mass $4.0 \times 10^{30}\ \text{kg}$, and star B, mass $2.0 \times 10^{30}\ \text{kg}$, with centres $3.3 \times 10^{11}\ \text{m}$ apart. Find the distance of A from the centre of mass and the period of the orbit.

$M_{\text{A}}r_{\text{A}} = M_{\text{B}}r_{\text{B}}$ with $r_{\text{A}} + r_{\text{B}} = 3.3 \times 10^{11}$ gives $r_{\text{A}} = \dfrac{2.0}{6.0} \times 3.3 \times 10^{11} = 1.1 \times 10^{11}\ \text{m}$ (and $r_{\text{B}} = 2.2 \times 10^{11}\ \text{m}$). For star A: $\dfrac{GM_{\text{A}}M_{\text{B}}}{d^{2}} = M_{\text{A}}r_{\text{A}}\omega^{2}$, so $\omega^{2} = \dfrac{GM_{\text{B}}}{d^{2}r_{\text{A}}} = \dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 2.0 \times 10^{30}}{(3.3 \times 10^{11})^{2} \times 1.1 \times 10^{11}} = 1.1 \times 10^{-14}\ \text{s}^{-2}$, $\omega = 1.06 \times 10^{-7}\ \text{rad s}^{-1}$ and $T = 2\pi/\omega = 6.0 \times 10^{7}\ \text{s}$, about $1.9$ years. Using $d$ in the force but $r_{\text{A}}$ in the centripetal term is the whole point of the question.

Geostationary orbit

A geostationary 地球同步 satellite:

  • stays directly above the same point on the Earth (so a fixed dish always points at it),
  • has a period of 24 hours (the same as the Earth's rotation),
  • orbits west to east (the same way the Earth turns),
  • must be directly above the equator 赤道.

It must have the same angular speed 角速度 as the Earth, in the same direction, in the equatorial plane (or it would drift north–south during the day). From $T = 24\ \text{h}$ and $T^{2} = 4\pi^{2} r^{3}/(GM)$, the radius is $r \approx 4.2 \times 10^{7}\ \text{m}$ (about $3.6 \times 10^{7}\ \text{m}$ above the surface).

Worked example. Calculate the radius of a geostationary orbit around the Earth ($M = 5.98 \times 10^{24}\ \text{kg}$), and explain why a satellite with the same orbital radius and period may still not be geostationary.

$T = 24 \times 3600 = 8.64 \times 10^{4}\ \text{s}$; $r^{3} = \dfrac{GMT^{2}}{4\pi^{2}} = \dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 5.98 \times 10^{24} \times (8.64 \times 10^{4})^{2}}{4\pi^{2}} = 7.5 \times 10^{22}\ \text{m}^{3}$, so $r = 4.2 \times 10^{7}\ \text{m}$ — a height of about $3.6 \times 10^{7}\ \text{m}$ above the surface. A satellite with this period is geostationary only if its orbit is in the plane of the equator and it travels from west to east; with the same period in a tilted orbit (over the poles, say) it returns to the same point each day but is not always above it. Mars turns once in about $25$ hours, so a satellite that stays above one point on Mars has a $25$-hour period and the same two other features.

ไทย
สถานีอวกาศนานาชาติกำลังโคจรรอบโลก
สถานีอวกาศนานาชาติโคจรรอบโลก โดยถูกรักษาเส้นทางไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง
ดาวเคราะห์มวล m บนวงโคจรวงกลม пункประรัศมี r รอบดวงอาทิตย์มวล M ที่ศูนย์กลาง โดยมีแรงโน้มถ่วง F ชี้เข้าหาศูนย์กลางและความเร็ว v ตามแนวสัมผัส
แรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็นแรงเข้าสู่ศูนย์กลางที่ทำให้ดาวเคราะห์โคจรในวงกลม
ภาพถ่ายจาก NASA ของดาวเสาร์เทียบกับท้องฟ้าสีดำ: ดาวเคราะห์ทรงกลมพร้อมแถบเมฆสีอ่อน ล้อมรอบด้วยระบบวงแหวนกว้างแบน มีดาวบริวารขนาดเล็กบางดวงปรากฏเป็นจุดสว่าง
ดาวเสาร์ วงแหวน (ชิ้นส่วนโคจรเล็กๆ นับไม่ถ้วน) และดาวบริวารทั้งหมดถูกยึดไว้ในวงโคจรด้วยแรงโน้มถ่วง

สำหรับ ดาวเทียม มวล $m$ ใน วงโคจรวงกลม รัศมี $r$ รอบวัตถุมวล $M$, แรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็น แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง:

$$\frac{G M m}{r^{2}} = \frac{m v^{2}}{r}.$$

ตัด $m$ ออก (ความเร็วโคจรไม่ขึ้นอยู่กับมวลของดาวเทียม):

$$v = \sqrt{\frac{G M}{r}}.$$

ตัวอย่างคำนวณ ดาวเทียมโคจรรอบโลกในวงโคจรวงกลมรัศมี $r = 7.0 \times 10^{6}\ \text{m}$ จงหาความเร็ววงโคจร (สำหรับโลก, $GM = 4.0 \times 10^{14}\ \text{m}^{3}\ \text{s}^{-2}$.)

$$v = \sqrt{\frac{GM}{r}} = \sqrt{\frac{4.0 \times 10^{14}}{7.0 \times 10^{6}}} \approx 7.6 \times 10^{3}\ \text{m s}^{-1}.$$

ช่วงเวลารอบ หาได้จาก $T = 2\pi r / v$:

$$T = 2\pi \sqrt{\frac{r^{3}}{G M}}, \quad\text{so}\quad T^{2} = \frac{4\pi^{2}}{G M} \cdot r^{3}.$$

นี่คือ กฎที่สามของเคปเลอร์ สำหรับวงโคจรวงกลม: $T^{2} \propto r^{3}$. กราฟของ $T^{2}$ เทียบกับ $r^{3}$ เป็นเส้นตรงผ่านจุดเริ่มต้นที่มีความชัน $4\pi^{2}/(GM)$, ดังนั้นข้อมูลวงโคจรจึงให้มวลศูนย์กลาง

กราฟ T² เทียบกับ r³: ข้อมูลวงโคจรอยู่บนเส้นตรงผ่านจุดยืนยันกฎที่สามของเคปเลอร์ ด้วยความชัน 4π²/GM
กฎที่สามของเคปเลอร์: $T^2 \propto r^3$, เส้นตรงผ่านจุดเริ่มต้น

การพิสูจน์แบบเต็มคะแนนสองข้อ ตามรูปแบบข้อสอบ. สำหรับดาวเทียมมวล $m$ ในวงโคจรวงกลมรัศมี $R$ และมีคาบ $T$ รอบดาวเคราะห์มวล $M$: แรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็นแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง, $\dfrac{GMm}{R^{2}} = mR\omega^{2}$, และ $\omega = 2\pi/T$; ดังนั้น $\dfrac{GM}{R^{2}} = \dfrac{4\pi^{2}R}{T^{2}}$, ได้ $T^{2} = \dfrac{4\pi^{2}R^{3}}{GM}$. สำหรับวงโคจรที่ระดับสูง $h$ จากพื้นผิวดาวเคราะห์รัศมี $R_{\text{p}}$ รัศมีวงโคจรคือ $R_{\text{p}} + h$, ดังนั้น $T^{2} = 4\pi^{2}(R_{\text{p}} + h)^{3}/GM$: กราฟของ $T^{2}$ เทียบกับ $(R_{\text{p}} + h)^{3}$ จะเป็นเส้นตรงผ่านจุดกำเนิด ซึ่งความชันจะได้ค่า $M$.

ตัวอย่างทำแบบฝึกหัด. ดาวเทียม X มีมวล $M_{\text{s}}$ โคจรรอบดาวเคราะห์ที่ระยะ $4R$ จากศูนย์กลาง; ดาวเทียม Y มีมวล $2M_{\text{s}}$ โคจรที่ $3R$. เปรียบเทียบความเร็ว ความเร็วเชิงมุม และพลังงานจลน์ของทั้งสอง

จาก $v = \sqrt{GM/r}$, $\dfrac{v_{\text{Y}}}{v_{\text{X}}} = \sqrt{\dfrac{4R}{3R}} = 1.15$: Y เคลื่อนที่เร็วกว่า และมวลของดาวเทียมไม่ปรากฏในสมการ. จาก $T \propto r^{3/2}$, $\dfrac{T_{\text{Y}}}{T_{\text{X}}} = \left(\dfrac{3}{4}\right)^{3/2} = 0.65$. พลังงานจลน์ $= \tfrac{1}{2}mv^{2} = \dfrac{GMm}{2r}$, ดังนั้น $\dfrac{E_{\text{Y}}}{E_{\text{X}}} = \dfrac{2M_{\text{s}}/3R}{M_{\text{s}}/4R} = \dfrac{8}{3}$. ในข้อคำถามแบบอัตราส่วน ให้ตัด $G$, $M$ และมวลของดาวเทียมออกก่อน; เหลือเพียงรัศมีและมวลที่แตกต่างกันเท่านั้น

ดาวคู่ (Binary stars). ดาวสองดวงที่มีมวล $M_{\text{A}}$ และ $M_{\text{B}}$ ห่างกัน $d$ โคจรรอบ จุดศูนย์มวล ของพวกมันร่วมกัน โดยอยู่ตรงข้ามกันเสมอ และมี รอบโคจรเท่ากัน. จุดศูนย์มวลแบ่ง $d$ ในอัตราส่วนผกผันกับมวล, $M_{\text{A}}r_{\text{A}} = M_{\text{B}}r_{\text{B}}$ กับ $r_{\text{A}} + r_{\text{B}} = d$, และแรงโน้มถ่วงเท่ากัน $GM_{\text{A}}M_{\text{B}}/d^{2}$ เป็นแรงเข้าศูนย์กลางสำหรับดาวแต่ละดวง.

ดาว A และ B โคจรรอบจุดศูนย์มวล C ร่วมกันบนวงกลมประจุรัศมี rA และ rB เสมอโดยอยู่ตรงข้ามกันโดยเส้นผ่านศูนย์กลาง โดยดาวที่มีมวลมากกว่าคือ A อยู่บนวงกลมขนาดเล็กกว่า; แรงดึงดูดระหว่างกันกระทำตามเส้นเชื่อม把它们
ดาวคู่: ดาวทั้งสองโคจรรอบจุดศูนย์มวลด้วยรอบเวลาเดียวกัน ดาวที่มีมวลมากกว่าจะอยู่บนวงกลมขนาดเล็ก

ตัวอย่างทำแบบฝึกหัด. ดาวคู่ประกอบด้วยดาว A มวล $4.0 \times 10^{30}\ \text{kg}$ และดาว B มวล $2.0 \times 10^{30}\ \text{kg}$ โดยมีศูนย์กลางห่างกัน $3.3 \times 10^{11}\ \text{m}$. จงหาระยะทางของ A จากจุดศูนย์มวล และรอบโคจร

$M_{\text{A}}r_{\text{A}} = M_{\text{B}}r_{\text{B}}$ กับ $r_{\text{A}} + r_{\text{B}} = 3.3 \times 10^{11}$ จะได้ $r_{\text{A}} = \dfrac{2.0}{6.0} \times 3.3 \times 10^{11} = 1.1 \times 10^{11}\ \text{m}$ (และ $r_{\text{B}} = 2.2 \times 10^{11}\ \text{m}$). สำหรับดาว A: $\dfrac{GM_{\text{A}}M_{\text{B}}}{d^{2}} = M_{\text{A}}r_{\text{A}}\omega^{2}$, ดังนั้น $\omega^{2} = \dfrac{GM_{\text{B}}}{d^{2}r_{\text{A}}} = \dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 2.0 \times 10^{30}}{(3.3 \times 10^{11})^{2} \times 1.1 \times 10^{11}} = 1.1 \times 10^{-14}\ \text{s}^{-2}$, $\omega = 1.06 \times 10^{-7}\ \text{rad s}^{-1}$ และ $T = 2\pi/\omega = 6.0 \times 10^{7}\ \text{s}$, ประมาณ $1.9$ ปี. การใช้ $d$ ในพจน์แรง แต่ $r_{\text{A}}$ ในพจน์แรงเข้าศูนย์กลาง คือหัวใจสำคัญของข้อนี้

วงโคจรจีโอสเตชันนารี

ดาวเทียม จีโอสเตชันนารี (geostationary):

  • จะคงอยู่ที่เหนือตำแหน่งเดิมบนพื้นโลกเสมอ (ดังนั้นเสาอากาศแบบจานนิ่งจะชี้ไปที่มันตลอดเวลา),
  • มีรอบโคจรเท่ากับ 24 ชั่วโมง (เท่ากับการหมุนของโลก),
  • โคจรจาก ตะวันตกไปตะวันออก (ทิศทางเดียวกับการหมุนของโลก),
  • ต้องอยู่เหนือ เส้นศูนย์โลก โดยตรง.

ต้องมีความเร็วเชิงมุมเท่ากับโลก ในทิศทางเดียวกัน บนระนาบเส้นศูนย์โลก (มิฉะนั้นจะเคลื่อนที่ไปทางเหนือ-ใต้ภายในวัน) จาก $T = 24\ \text{h}$ และ $T^{2} = 4\pi^{2} r^{3}/(GM)$, รัศมีคือ $r \approx 4.2 \times 10^{7}\ \text{m}$ (ประมาณ $3.6 \times 10^{7}\ \text{m}$ ด้านบนพื้นผิว).

ตัวอย่างทำแบบฝึกหัด. คำนวณรัศมีของวงโคจรจีโอสเตชันนารีรอบโลก ($M = 5.98 \times 10^{24}\ \text{kg}$), และอธิบายว่าทำไมดาวเทียมที่มีรัศมีและรอบโคจรเท่ากันอาจยังไม่เป็นจีโอสเตชันนารี

$T = 24 \times 3600 = 8.64 \times 10^{4}\ \text{s}$; $r^{3} = \dfrac{GMT^{2}}{4\pi^{2}} = \dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 5.98 \times 10^{24} \times (8.64 \times 10^{4})^{2}}{4\pi^{2}} = 7.5 \times 10^{22}\ \text{m}^{3}$, ดังนั้น $r = 4.2 \times 10^{7}\ \text{m}$ — ซึ่งสูงประมาณ $3.6 \times 10^{7}\ \text{m}$ ด้านบนพื้นผิว. ดาวเทียมที่มีรอบนี้จะเป็นจีโอสเตชันนารี ก็ต่อเมื่อ วงโคจรอยู่ในระนาบเส้นศูนย์โลกและเคลื่อนที่จากตะวันตกไปตะวันออก; หากมีรอบเดียวกันแต่อยู่ในวงโคจรที่เอียง (เช่น ผ่านขั้วโลก) มันจะกลับมาที่จุดเดิมทุกวันแต่จะไม่อยู่เหนือจุดนั้นตลอดเวลา.青睐หมุนหนึ่งรอบในประมาณ $25$ ชั่วโมง, ดังนั้นดาวเทียมที่คงที่เหนือจุดใดจุดหนึ่งบน青睐จะมีรอบ $25$ ชั่วโมง และมีลักษณะเฉพาะอีกสองอย่าง同上

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
orbit/ˈɔːbɪt/ วงโคจร
centripetal force/senˈtrɪpɪtl fɔːs/ แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง
satellite/ˈsætəlaɪt/ ดาวเทียม
period/ˈpɪərɪəd/ รอบ
Kepler's third law/ˈkepləz θɜːd lɔː/ กฎข้อที่สามของเคปเลอร์
kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ พลังงานจลน์
centre of mass/ˈsentə ɒv mæs/ ศูนย์กลางมวล
geostationary/ˌdʒiːəʊˈsteɪʃənəri/ จลนศาสตร์วงโคจร
equator/ɪˈkweɪtə/ เส้นศูนย์สูตร
angular speed/ˈæŋɡjʊlə spiːd/ ความเร็วเชิงมุม
infinity/ɪnˈfɪnɪti/ อนันต์
gravitational potential energy/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl ˈenədʒi/ พลังงานศักย์โน้มถ่วง
escape velocity/eˈskeɪp vəˈlɒsɪti/ ความเร็วหลุดพ้น
13.4

Gravitational potential · ⁨potensial gravitasi⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. define gravitational potential at a point as the work done per unit mass in bringing a small test mass from infinity to the point
  2. use $\phi = -GM/r$ for the gravitational potential in the field due to a point mass
  3. understand how the concept of gravitational potential leads to the gravitational potential energy of two point masses and use $E_P = -GMm/r$
ไทย
  1. นิยาม ศักย์โน้มถ่วง ที่จุดหนึ่งว่าเป็นงานที่ทำต่อหน่วยมวลในการนำ มวลทดสอบ เล็กๆ จากอนันต์ไปยังจุดนั้น
  2. ใช้ $\phi = -GM/r$ สำหรับศักย์โน้มถ่วงในสนามเนื่องจากมวลจุด
  3. เข้าใจว่าแนวคิด关于ศักย์โน้มถ่วงนำไปสู่ พลังงานศักย์โน้มถ่วง ของมวลจุดสองจุด如何使用 $E_P = -GMm/r$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Gravitational potential 引力势 $\phi$ at a point is the work done per unit mass in bringing a small test mass from infinity 无穷远 to that point:

$$\phi = \frac{W}{m}.$$

Unit: $\text{J kg}^{-1}$.

The potential is taken as zero at infinity. As the test mass falls in towards the source, gravity does the work for you, so $\phi$ is negative everywhere except at infinity. For a point mass $M$ at distance $r$:

$$\phi = -\frac{G M}{r}.$$

$\phi$ is a scalar 标量. For several masses, add the potentials.

The two-mark definition, and why it is negative. Gravitational potential at a point is the work done per unit mass in bringing a small test mass from infinity to the point. Potential is defined as zero at infinity; gravity is attractive, so as the test mass comes in from infinity the field does work on it and the mass gives out energy — the work that an external agent must do is negative. Hence the potential at every finite distance is below zero. (Electric potential near a positive charge is positive for the opposite reason: that field repels, so work must be done to bring a positive test charge in.)

Similarities and differences with electric potential. Both are defined as work done per unit mass or per unit positive charge from infinity, both are scalars, both vary as $1/r$ from a point source and both are zero at infinity. The difference: gravitational potential is always negative, because gravity only attracts, whereas electric potential can be positive or negative depending on the sign of the charge.

Reading a potential graph. Two graphs appear in questions. On $\phi$ against $r$ the curve is $-GM/r$: the surface value $\phi_{\text{s}} = -GM/R$ gives the mass of the planet, and the gradient at any point gives the field strength there, since $g = -\dfrac{\Delta\phi}{\Delta r}$ — field strength is the negative of the potential gradient (this is the "relationship between potential and field strength" a question may ask for). On $\phi$ against $1/r$ the graph is a straight line through the origin with gradient $-GM$, which is the neater way to extract $M$.

Worked example. The Moon is an isolated uniform sphere of mass $7.3 \times 10^{22}\ \text{kg}$ and radius $1.7 \times 10^{6}\ \text{m}$. Calculate the gravitational potential at its surface, and the minimum speed with which a particle must leave the surface to escape.

$\phi = -\dfrac{GM}{R} = -\dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 7.3 \times 10^{22}}{1.7 \times 10^{6}} = -2.9 \times 10^{6}\ \text{J kg}^{-1}$. To escape, the particle's kinetic energy per unit mass must equal the depth of the potential well: $\tfrac{1}{2}v^{2} = 2.9 \times 10^{6}$, so $v = \sqrt{2 \times 2.9 \times 10^{6}} = 2.4 \times 10^{3}\ \text{m s}^{-1}$. The minus sign carries the meaning: energy of $2.9\ \text{MJ}$ per kilogram must be supplied to lift the particle out.

Gravitational potential energy of two point masses

If a test mass $m$ sits where the potential is $\phi$, the gravitational potential energy 重力势能 of the pair is

$$E_{\text{P}} = m \phi = -\frac{G M m}{r}.$$

Like the potential, $E_{\text{P}}$ is negative and reaches zero only at infinite separation. Closer masses have more negative potential energy (more tightly bound).

Link with $\Delta E_{\text{P}} = mg\Delta h$

For small height changes near the surface, $r$ barely changes, so $\Delta E_{\text{P}} \approx mg\Delta h$. For large changes (a satellite moving to a higher orbit) use $-GMm/r$ at each radius and take the difference:

$$\Delta E_{\text{P}} = GMm\left(\frac{1}{r_{1}} - \frac{1}{r_{2}}\right) \quad (r_{2} > r_{1}),$$

which is positive (energy must be supplied to raise the satellite).

Worked example. A satellite of mass $1200\ \text{kg}$ is moved from a circular orbit of radius $7.0 \times 10^{6}\ \text{m}$ to one of radius $8.0 \times 10^{6}\ \text{m}$ around the Earth ($GM = 4.0 \times 10^{14}\ \text{m}^{3}\ \text{s}^{-2}$). Find the changes in its gravitational potential energy, its kinetic energy and its total energy.

$\Delta E_{\text{P}} = GMm\left(\dfrac{1}{r_{1}} - \dfrac{1}{r_{2}}\right) = 4.0 \times 10^{14} \times 1200 \times \left(\dfrac{1}{7.0 \times 10^{6}} - \dfrac{1}{8.0 \times 10^{6}}\right) = +8.6 \times 10^{9}\ \text{J}$. In a circular orbit $E_{\text{K}} = \tfrac{1}{2}mv^{2} = \dfrac{GMm}{2r}$, so $\Delta E_{\text{K}} = \dfrac{GMm}{2}\left(\dfrac{1}{r_{2}} - \dfrac{1}{r_{1}}\right) = -4.3 \times 10^{9}\ \text{J}$: the higher satellite moves more slowly. The total energy $E_{\text{K}} + E_{\text{P}} = -\dfrac{GMm}{2r}$ rises by $+4.3 \times 10^{9}\ \text{J}$, which is the energy the rocket motor must supply. A satellite's total energy is negative — it is bound — and it becomes less negative as the orbit widens.

Escape velocity (from conservation of energy)

To escape from radius $r$ to infinity, an object's kinetic energy 动能 must equal the size of its gravitational potential energy:

$$\tfrac{1}{2} m v_{\text{esc}}^{2} = \frac{G M m}{r}, \qquad v_{\text{esc}} = \sqrt{\frac{2 G M}{r}}.$$

At the Earth's surface, the escape velocity 逃逸速度 is $\approx 11\ \text{km s}^{-1}$. It does not depend on the object's mass.

Worked example. Find the escape velocity from the Earth's surface. (For the Earth, $GM = 4.0 \times 10^{14}\ \text{m}^{3}\ \text{s}^{-2}$, $R = 6.4 \times 10^{6}\ \text{m}$.)

$$v_{\text{esc}} = \sqrt{\frac{2GM}{R}} = \sqrt{\frac{2 (4.0 \times 10^{14})}{6.4 \times 10^{6}}} \approx 1.1 \times 10^{4}\ \text{m s}^{-1}\ (= 11\ \text{km s}^{-1}).$$

Worked example. A particle is projected vertically upwards from the surface of an isolated planet of radius $R$, where the gravitational potential is $\phi_{\text{s}}$. Show that it just reaches a distance $r$ from the centre if its launch speed $v$ satisfies $\tfrac{1}{2}v^{2} = -\phi_{\text{s}}\left(1 - \dfrac{R}{r}\right)$, and deduce the escape speed.

Potential varies as $1/r$, so at distance $r$ it is $\phi_{\text{s}}R/r$. When the particle stops, its kinetic energy per unit mass has all become potential energy per unit mass: $\tfrac{1}{2}v^{2} = \phi(r) - \phi_{\text{s}} = \phi_{\text{s}}\dfrac{R}{r} - \phi_{\text{s}} = -\phi_{\text{s}}\left(1 - \dfrac{R}{r}\right)$, which is positive because $\phi_{\text{s}}$ is negative. Letting $r \to \infty$ gives $\tfrac{1}{2}v_{\text{esc}}^{2} = -\phi_{\text{s}} = GM/R$ — the escape-speed result again, now read straight off the potential.

ไทย

Potensial gravitasi $\phi$ ที่จุดหนึ่งคือ งานที่ทำต่อหน่วยมวล ในการนำมวลทดสอบเล็ก ๆ จาก อนันต์ มาสู่จุดนั้น:

$$\phi = \frac{W}{m}.$$

หน่วย: $\text{J kg}^{-1}$

กำหนดให้ค่าศักย์เป็น ศูนย์ที่อนันต์. เมื่อมวลทดสอบตกลงเข้าสู่แหล่งกำเนิด แรงโน้มถ่วงจะทำงานให้คุณ, ดังนั้น $\phi$ จึงเป็น ลบ ทุกที่ยกเว้นที่อนันต์. สำหรับมวลจุด $M$ ที่ระยะ $r$:

$$\phi = -\frac{G M}{r}.$$

$\phi$ เป็น สเกลาร์. สำหรับหลายมวล ให้บวกศักย์เข้าด้วยกัน

กราฟของศักย์โน้มถ่วงเทียบกับระยะ r: phi = -GM/r เป็นลบทุกที่ ต่ำสุดใกล้พื้นผิว R และเพิ่มขึ้นใกล้ศูนย์ที่ระยะไกล — บ่อศักย์
บ่อศักย์โน้มถ่วง: $\phi = -GM/r$ เป็นลบ, เพิ่มขึ้นเป็นศูนย์ที่อนันต์

นิยาม 2 คะแนน และเหตุผลที่เป็นลบ. Potensial gravitasi ที่จุดหนึ่งคืองานที่ทำต่อหน่วยมวลในการนำมวลทดสอบเล็ก ๆ จากอนันต์มาสู่จุดนั้น. Potensialถูกกำหนดให้เป็นศูนย์ที่อนันต์; แรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูด, ดังนั้นเมื่อมวลทดสอบเข้ามาจากอนันต์ สนามจะทำงาน กับ มวล tersebut และมวลจะคายพลังงาน — งานที่ตัวกลางภายนอกต้องทำจึงเป็นลบ. ดังนั้นศักย์ที่ระยะจำกัดทุกแห่งจึงต่ำกว่าศูนย์. (ศักย์ไฟฟ้าใกล้ประจุบวกเป็นบวกเพราะเหตุผลตรงกันข้าม: สนามนั้นผลัก, ดังนั้นต้องทำงานเพื่อBring ประจุทดสอบบวกเข้ามา.)

ความคล้ายคลึงและความแตกต่างกับศักย์ไฟฟ้า. ทั้งสองถูกนิยามว่าเป็นงานที่ทำต่อหน่วยมวลหรือต่อหน่วยประจุบวกจากอนันต์, ทั้งสองเป็นสเกลาร์, ทั้งสองแปรผันตาม $1/r$ จากแหล่งกำเนิดจุด และทั้งสองเป็นศูนย์ที่อนันต์. ความแตกต่าง: ศักย์โน้มถ่วงเป็น ลบเสมอ, เพราะแรงโน้มถ่วงดึงดูดเท่านั้น, ในขณะที่ศักย์ไฟฟ้าสามารถเป็นบวกหรือลบขึ้นอยู่กับสัญญาณของประจุ

การอ่านกราฟศักย์. มีกราฟสองแบบปรากฏในข้อสอบ. บน $\phi$ เทียบกับ $r$, กราฟเป็น $-GM/r$: ค่าที่พื้นผิว $\phi_{\text{s}} = -GM/R$ ให้มวลของดาวเคราะห์, และ ความชัน ที่จุดใดจุดหนึ่งให้ความเข้มสนามที่นั่น, เนื่องจาก $g = -\dfrac{\Delta\phi}{\Delta r}$ — ความเข้มสนามคือลบของ gradient ศักย์ (นี่คือ "ความสัมพันธ์ระหว่างศักย์กับความเข้มสนาม" ที่ข้อสอบอาจถาม) . บน $\phi$ เทียบกับ $1/r$, กราฟเป็นเส้นตรงผ่านจุดเริ่มต้นด้วยความชัน $-GM$, ซึ่งเป็นวิธีที่สะอาดกว่าในการดึงเอา $M$ ออกมา

ตัวอย่างทำแบบฝึกหัด. ดวงจันทร์เป็นทรงกลมสม่ำเสมอแยกเดี่ยวที่มีมวล $7.3 \times 10^{22}\ \text{kg}$ และรัศมี $1.7 \times 10^{6}\ \text{m}$. จงคำนวณศักย์โน้มถ่วงที่พื้นผิว, และความเร็วต่ำที่สุดที่อนุภาคต้องออกจากพื้นผิวเพื่อหลบหนี

$\phi = -\dfrac{GM}{R} = -\dfrac{6.67 \times 10^{-11} \times 7.3 \times 10^{22}}{1.7 \times 10^{6}} = -2.9 \times 10^{6}\ \text{J kg}^{-1}$. เพื่อหลบหนี, พลังงานจลน์ต่อหน่วยมวลของอนุภาคต้องเท่ากับความลึกของบ่อศักย์: $\tfrac{1}{2}v^{2} = 2.9 \times 10^{6}$, ดังนั้น $v = \sqrt{2 \times 2.9 \times 10^{6}} = 2.4 \times 10^{3}\ \text{m s}^{-1}$.เครื่องหมายลบมีความหมาย: พลังงาน $2.9\ \text{MJ}$ ต่อ กิโลกรัม ต้องถูก จ่าย ขึ้นไปเพื่อยกอนุภาคออกมา

พลังงานศักย์โน้มถ่วงของมวลจุดสองจุด

หากมวลทดสอบ $m$ ตั้งอยู่ที่ตำแหน่งที่มีศักย์เป็น $\phi$ พลังงานศักย์โน้มถ่วง ของคู่ดังกล่าวคือ

$$E_{\text{P}} = m \phi = -\frac{G M m}{r}.$$

เหมือนกับศักย์ $E_{\text{P}}$ เป็น ค่าลบ และจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่ออยู่ห่างกันเป็นอนันต์ มวลที่อยู่ใกล้กันจะมีพลังงานศักย์ที่เป็นลบมากขึ้น (ผูกมัดกันแน่นขึ้น)

ความสัมพันธ์กับ $\Delta E_{\text{P}} = mg\Delta h$

สำหรับการเปลี่ยนแปลงความสูง_near_พื้นผิวที่น้อยมาก $r$ จะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก ทำให้ $\Delta E_{\text{P}} \approx mg\Delta h$ สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่มาก (เช่น ดาวเทียมเคลื่อนไปยังวงโคจรที่สูงขึ้น) ให้ใช้ $-GMm/r$ ที่แต่ละรัศมีแล้วหาผลต่าง:

$$\Delta E_{\text{P}} = GMm\left(\frac{1}{r_{1}} - \frac{1}{r_{2}}\right) \quad (r_{2} > r_{1}),$$

ซึ่งมีค่าเป็นบวก (ต้องจ่ายพลังงานเพื่อยกดาวเทียมขึ้น)

ตัวอย่างวิธีทำ. ดาวเทียมมวล $1200\ \text{kg}$ ถูกย้ายจากวงโคจรแบบวงกลมรัศมี $7.0 \times 10^{6}\ \text{m}$ ไปยังวงโคจรรัศมี $8.0 \times 10^{6}\ \text{m}$ รอบโลก ($GM = 4.0 \times 10^{14}\ \text{m}^{3}\ \text{s}^{-2}$) จงหาค่าการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์โน้มถ่วง พลังงานจลน์ และพลังงานรวมของดาวเทียม

$\Delta E_{\text{P}} = GMm\left(\dfrac{1}{r_{1}} - \dfrac{1}{r_{2}}\right) = 4.0 \times 10^{14} \times 1200 \times \left(\dfrac{1}{7.0 \times 10^{6}} - \dfrac{1}{8.0 \times 10^{6}}\right) = +8.6 \times 10^{9}\ \text{J}$. ในวงโคจรวงกลม $E_{\text{K}} = \tfrac{1}{2}mv^{2} = \dfrac{GMm}{2r}$, ดังนั้น $\Delta E_{\text{K}} = \dfrac{GMm}{2}\left(\dfrac{1}{r_{2}} - \dfrac{1}{r_{1}}\right) = -4.3 \times 10^{9}\ \text{J}$: ดาวเทียมที่สูงกว่าเคลื่อนที่ช้ากว่า พลังงานรวม $E_{\text{K}} + E_{\text{P}} = -\dfrac{GMm}{2r}$ เพิ่มขึ้น $+4.3 \times 10^{9}\ \text{J}$, ซึ่งเป็นพลังงานที่เครื่องยนต์จรวดต้องจ่าย พลังงานรวมของดาวเทียมมีค่าลบ — คือถูกยึดไว้ — และมีค่าน้อยลงเมื่อวงโคจรกว้างขึ้น

ความเร็วหนี (จากการอนุรักษ์พลังงาน)

เพื่อหนีจากรัศมี $r$ ไปยังอนันต์ พลังงานจลน์ ของวัตถุต้องเท่ากับขนาดของพลังงานศักย์โน้มถ่วงของมัน:

$$\tfrac{1}{2} m v_{\text{esc}}^{2} = \frac{G M m}{r}, \qquad v_{\text{esc}} = \sqrt{\frac{2 G M}{r}}.$$

ที่พื้นผิวโลก ความเร็วหนี คือ $\approx 11\ \text{km s}^{-1}$上不ขึ้นกับมวลของวัตถุ

ตัวอย่างฝึกหัด. หาความเร็วหลบหนีจากพื้นผิวโลก. (สำหรับโลก, $GM = 4.0 \times 10^{14}\ \text{m}^{3}\ \text{s}^{-2}$, $R = 6.4 \times 10^{6}\ \text{m}$.)

$$v_{\text{esc}} = \sqrt{\frac{2GM}{R}} = \sqrt{\frac{2 (4.0 \times 10^{14})}{6.4 \times 10^{6}}} \approx 1.1 \times 10^{4}\ \text{m s}^{-1}\ (= 11\ \text{km s}^{-1}).$$

ตัวอย่างวิธีทำ. อนุภาคถูกยิงในแนวตั้งขึ้นจากพื้นผิวของดาวเคราะห์โดดเดี่ยวที่มีรัศมี $R$ ซึ่งที่นั้นศักย์โน้มถ่วงเป็น $\phi_{\text{s}}$ แสดงให้เห็นว่ามันจะไปถึงระยะ $r$ จากศูนย์กลางได้พอดีหากความเร็วในการยิง $v$ สอดคล้องกับ $\tfrac{1}{2}v^{2} = -\phi_{\text{s}}\left(1 - \dfrac{R}{r}\right)$ และสรุปความเร็วหนี

ศักย์แปรผันตาม $1/r$ ดังนั้นที่ระยะ $r$ ศักย์จะเป็น $\phi_{\text{s}}R/r$ เมื่ออนุภาคหยุดพลังงานจลน์ต่อหน่วยมวลทั้งหมดจะกลายเป็นศักย์ต่อหน่วยมวล: $\tfrac{1}{2}v^{2} = \phi(r) - \phi_{\text{s}} = \phi_{\text{s}}\dfrac{R}{r} - \phi_{\text{s}} = -\phi_{\text{s}}\left(1 - \dfrac{R}{r}\right)$ ซึ่งมีค่าเป็นบวกเพราะ $\phi_{\text{s}}$ เป็นค่าลบ ให้ $r \to \infty$ จะได้ $\tfrac{1}{2}v_{\text{esc}}^{2} = -\phi_{\text{s}} = GM/R$ — ผลลัพธ์ความเร็วหนีอีกครั้ง อ่านได้จากกราฟศักย์โดยตรง

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Gravitational potential · ⁨ศักย์พลังงานแรงโน้มถ่วง⁩

V = −GM / r

Potential ∝ −1/r — deep near the mass, flattening with distance. · ⁨ศักย์ ∝ −1/r — ลึกใกล้มวล และราบเรียบลงเมื่อห่างออกไป⁩

13.4

Definitions the examiner accepts · ⁨คำนิยามที่ผู้สอบยอมรับ⁩

English

A definition question is marked against fixed wording. Learn these exactly, and give one answer only.

Term Definition
gravitational field a region of space in which a mass experiences a force
gravitational field strength the gravitational force per unit mass acting on a small test mass placed at the point
field line (direction) the direction of the force on a small test mass placed at that point
Newton's law of gravitation the gravitational force between two point masses is proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of their separation
gravitational potential the work done per unit mass in bringing a small test mass from infinity to the point
gravitational potential energy (two point masses) the work done in bringing the two masses from infinity to their separation, $E_{\text{P}} = -GMm/r$
geostationary orbit an orbit with a period of 24 hours, from west to east, directly above the equator, so the satellite stays above the same point on the surface
escape speed the minimum speed at which an object must leave the surface to reach infinity with zero kinetic energy
centre of mass (binary star) the point about which both stars orbit, dividing their separation in the inverse ratio of their masses
ไทย

คำถามคำนิยามจะให้คะแนนตามข้อความที่กำหนดไว้你必须 exact. เรียนรู้ให้ถูกต้องและตอบเพียงคำตอบเดียวเท่านั้น

พจน์ นิยาม
สนามโน้มถ่วง พื้นที่ที่มวลใดหนึ่งได้รับแรง
ความเข้มสนามโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงต่อหน่วยมวลที่กระทำต่อมวลทดสอบเล็ก ๆ ที่วางไว้ ณ จุดนั้น
เส้นสนาม (ทิศทาง) ทิศทางของแรงที่กระทำต่อมวลทดสอบเล็ก ๆ ที่วางไว้ ณ จุดนั้น
กฎโน้มถ่วงของนิวตัน แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลจุดสองจุดแปรผันตรงกับผลคูณของมวลและแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างกัน
ศักย์โน้มถ่วง งานที่ทำต่อหน่วยมวลในการนำมวลทดสอบเล็ก ๆ จากอนันต์มาสู่จุดนั้น
พลังงานศักย์โน้มถ่วง (มวลจุดสองจุด) งานที่ทำในการนำมวลทั้งสองจากอนันต์มาสู่ระยะห่าง $E_{\text{P}} = -GMm/r$ ของมัน
วงโคจรเชิงซิงโครน วงโคจรที่มีรอบเวลา 24 ชั่วโมง จากตะวันตกไปตะวันออก อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรพอดี ทำให้ดาวเทียมคงที่เหนือจุดเดียวกันบนพื้นผิว
ความเร็วหนี ความเร็วต่ำสุดที่วัตถุต้องออกจากพื้นผิวเพื่อถึงอนันต์โดยมีพลังงานจลน์เป็นศูนย์
ศูนย์กลางมวล (ดาวคู่) จุดที่ดาวทั้งสองโคจรรอบ โดยแบ่งระยะห่างระหว่างดาวด้วยอัตราส่วน 역ของมวล它们
13.4

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Newton's law of gravitation $F = GMm/r^2$ (inverse-square); field strength $g = GM/r^2$ — and quote the derivation as two lines, the law and the definition of $g$.
  • Distinguish gravitational potential ($\phi = -GM/r$, always negative, zero at infinity) from field strength; $g$ is the negative gradient of the $\phi$–$r$ graph.
  • For an orbit set gravity $=$ centripetal force to get $T^2 \propto r^3$; a geostationary orbit has $T = 24\ \text{h}$ plus two more features: above the equator, west to east.
  • Use the orbital radius (centre to centre, $R_{\text{p}} + h$), never the height, and for a binary star the separation $d$ in the force but the orbit radius $r_{\text{A}}$ in the centripetal term.
  • Energy changes come from $-GMm/r$ at each radius; for a circular orbit $E_{\text{K}} = GMm/2r$ and the total energy is $-GMm/2r$.

Common mistakes

  • Defining potential as "force per unit mass" or field strength as "work done per unit mass". Swap them and both marks go.
  • Saying the potential is negative "because gravity attracts" and stopping there. The mark needs the work argument: zero at infinity, and the field does the work as the mass comes in.
  • Using the height above the surface as $r$ in $GM/r^{2}$ or $T^{2} \propto r^{3}$. Add the planet's radius first.
  • Writing Kepler's law as $T \propto r$ or $T^{2} \propto r^{2}$. It is $T^{2} \propto r^{3}$: a straight line only on $T^{2}$ against $r^{3}$.
  • Making "geostationary" mean only "24-hour period". Without the equatorial plane and the west-to-east direction it is not geostationary.
  • Forgetting that a satellite's kinetic energy falls when it is raised to a higher orbit, even though energy had to be supplied.
ไทย
  • กฎโน้มถ่วงของนิวตัน $F = GMm/r^2$ (กำลังสอง역); ความเข้มสนาม $g = GM/r^2$ — และเขียนการพิสูจน์เป็นสองบรรทัด คือกฎและนิยามของ $g$.
  • แยกแยะระหว่าง ศักย์โน้มถ่วง ($\phi = -GM/r$, มีค่าเป็นลบเสมอ, เป็นศูนย์ที่ระยะ vôเชิง) จากความเข้มสนาม; $g$ คือลบของเกรเดียนต์ของกราฟ $\phi$–$r$
  • สำหรับวงโคจรใด ๆ ที่แรงโน้มถ่วง $=$ แรงสู่ศูนย์กลางเพื่อให้ได้ $T^2 \propto r^3$; วงโคจรซิงโครนัสมี $T = 24\ \text{h}$再加上สองลักษณะเพิ่มเติม: อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร, ทิศตะวันตกไปตะวันออก
  • ใช้ รัศมีวงโคจร (จากศูนย์กลางถึงศูนย์กลาง, $R_{\text{p}} + h$), ไม่ใช้ความสูง, และสำหรับดาวคู่ ระยะห่าง $d$ ในพจน์แรง แต่รัศมีวงโคจร $r_{\text{A}}$ ในพจน์แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง
  • การเปลี่ยนแปลงพลังงานมาจาก $-GMm/r$ ที่แต่ละรัศมี; สำหรับวงโคจรแบบวงกลม $E_{\text{K}} = GMm/2r$ และพลังงานรวมคือ $-GMm/2r$.

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • นิยามศักย์ว่าเป็น "แรงต่อหน่วยมวล" หรือความเข้มสนามว่าเป็น "งานต่อหน่วยมวล" สลับกันจะได้คะแนนเต็มหายไป
  • บอกว่าศักย์เป็นลบ "เพราะแรงโน้มถ่วงดึงดูด" แล้วหยุดเพียงแค่นั้น คะแนนต้องการคำอธิบายเรื่องงาน: เป็นศูนย์ที่อนันต์ และสนามทำงานเมื่อมวลเข้าใกล้
  • ใช้ความสูงเหนือพื้นผิวเป็น $r$ ใน $GM/r^{2}$ หรือ $T^{2} \propto r^{3}$ ต้องบวกรัศมีดาวเคราะห์เข้าไปก่อน
  • เขียนกฎเคปเลอร์เป็น $T \propto r$ หรือ $T^{2} \propto r^{2}$. มันเป็น $T^{2} \propto r^{3}$: เส้นตรงก็ต่อเมื่อ $T^{2}$ เทียบกับ $r^{3}$ เท่านั้น
  • ทำความเข้าใจว่า "เชิงซิงโครน" หมายถึงแค่ "รอบเวลา 24 ชั่วโมง" โดยไม่มีความหมายของระนาบเส้นศูนย์สูตรและทิศตะวันตกไปตะวันออก就不是เชิงซิงโครน
  • ลืม rằngพลังงานจลน์ของดาวเทียม ลดลง เมื่อถูกยกไปยังวงโคจรที่สูงขึ้น แม้ว่าจะต้องจ่ายพลังงานก็ตาม

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Physics · ⁨Physics A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Physics · ⁨Physics A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP