¿Por qué se corta la expansión de Taylor del potencial gravitacional después del primer término?

En esta respuesta a una pregunta en este sitio, el potencial gravitacional de la Tierra se expande como

tu ( r ) tu ( r 0 ) + d tu ( r ) d r | r = r 0 ( r r 0 ) ,
manteniendo sólo el término lineal. ¿Por qué se corta aquí esta serie y se ignoran el resto de los términos?

Es una aproximación , y la respuesta lo dice explícitamente. ¿Cuál es tu pregunta sobre eso?

Respuestas (1)

Porque es una excelente aproximación. El potencial gravitatorio de una masa esférica. METRO de radio R es, a segundo orden

tu ( r ) = GRAMO METRO r = tu ( R ) + d tu d r ( r R ) + 1 2 d 2 tu d r 2 ( r R ) 2 + O ( ( r R R ) 3 ) = GRAMO METRO R + GRAMO METRO R 2 ( r R ) GRAMO METRO R 3 ( r R ) 2 + O ( ( r R R ) 3 ) = GRAMO METRO R + GRAMO METRO R 2 ( r R ) [ 1 r R R ] + O ( ( r R R ) 3 ) .
Para puntos cercanos a la superficie de la Tierra en R = 6300 k metro , con h = r R en el orden de, digamos | h | 1 k metro (¡irrazonablemente alto!), el término cuadrático es aproximadamente
h R 10 4 .
Cada término adicional de la serie escala en importancia con respecto al anterior por ese mismo factor.

En la práctica, la variación angular del potencial - el cambio en gramo de un lugar a otro causado por la distribución local de rocas y otras masas - es del orden del 1%, por lo que supera completamente la variación vertical, incluso para grandes cambios de altura.