變粒巖

[拼音]:coulichang

[外文]:central force field

又稱有心力場。對場中任意位置上的質點的作用力恆通過場中某一固定點的力場。此固定點稱為該輳力場的力心。指向力心的場力稱為引力;背向力心的場力稱為斥力。

輳力場是物理學中極為重要的力場。質點和密度分佈是點至球心距離的函式的球體所產生的萬有引力場,就是它的最常見的特例。在輳力場中,質點只受到通過力心的場力的作用,因而質點對力心的角動量守恆(見角動量守恆定律),質點被限制在它的初速度向量和力心所構成的平面內運動,且以力心為原點的矢徑在單位時間內掃過的面積為常數,即面積速度為常數,它等於質點初始時刻對力心的角動量

L

o的一半。

如輳力場的場力的大小隻依賴於質點至力心的距離r,而和質點在力場中的方位無關,即場力

式中

r

為單位向量,這樣的輳力場必為保守力場(見保守力),因而具有勢能V(r)。質量為m的質點以速度v在這樣的力場中運動時,質點的機械能守恆,即

式中Eo是質點在初始時刻所具有的總機械能。如以力心為極座標的極點,則質點在這種力場中運動時,它在任意時刻t的位置(r,嗞)滿足

式中ro、嗞o為質點在初始時刻的位置。它的軌道方程r(嗞)的倒數u(嗞)=1/r(嗞)滿足微分方程

在力心質量為M的萬有引力場中,一個質量為m的物體所受的引力為

,式中B為引力常數。該物體在此力場中的軌道方程為

式中P、δ都是常數,而

稱為軌道的偏心率。初始能量Eo<0、Eo=0、Eo>0, 分別對應於偏心率e<1、e=1、e>1,即對應於軌道為橢圓、拋物線和雙曲線的情況。在太陽系中,行星運動軌道的e<1,彗星則還有e塼1或e揥1。上式中的M就是太陽的質量,m是行星或彗星的質量。

參考書目

羅遠祥等著:《理論力學》,下冊,第3版,人民教育出版社,北京,1982。

聶夫茲格里雅多夫著,黃念寧譯:《理論力學》,人民教育出版社,北京,1964。