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	<title>DarkMatter/UniformSphere - Revision history</title>
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		<title>Joel2: /* See Also */</title>
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		<updated>2025-07-07T21:48:37Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;&lt;span class=&quot;autocomment&quot;&gt;See Also&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
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				&lt;td colspan=&quot;2&quot; style=&quot;background-color: #fff; color: #202122; text-align: center;&quot;&gt;Revision as of 17:48, 7 July 2025&lt;/td&gt;
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&lt;tr&gt;&lt;td class=&quot;diff-marker&quot; data-marker=&quot;−&quot;&gt;&lt;/td&gt;&lt;td style=&quot;color: #202122; font-size: 88%; border-style: solid; border-width: 1px 1px 1px 4px; border-radius: 0.33em; border-color: #ffe49c; vertical-align: top; white-space: pre-wrap;&quot;&gt;&lt;div&gt;* [http://www.phys.lsu.edu/&lt;del style=&quot;font-weight: bold; text-decoration: none;&quot;&gt;~&lt;/del&gt;tohline/TinsleyNotes1978.pdf Notes from Beatrice Tinsley dated July 3, 1978]&lt;/div&gt;&lt;/td&gt;&lt;td class=&quot;diff-marker&quot; data-marker=&quot;+&quot;&gt;&lt;/td&gt;&lt;td style=&quot;color: #202122; font-size: 88%; border-style: solid; border-width: 1px 1px 1px 4px; border-radius: 0.33em; border-color: #a3d3ff; vertical-align: top; white-space: pre-wrap;&quot;&gt;&lt;div&gt;* [http://www.phys.lsu.edu/&lt;ins style=&quot;font-weight: bold; text-decoration: none;&quot;&gt;faculty/&lt;/ins&gt;tohline/TinsleyNotes1978.pdf Notes from Beatrice Tinsley dated July 3, 1978]&lt;/div&gt;&lt;/td&gt;&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td class=&quot;diff-marker&quot;&gt;&lt;/td&gt;&lt;td style=&quot;background-color: #f8f9fa; color: #202122; font-size: 88%; border-style: solid; border-width: 1px 1px 1px 4px; border-radius: 0.33em; border-color: #eaecf0; vertical-align: top; white-space: pre-wrap;&quot;&gt;&lt;div&gt;* [http://adsabs.harvard.edu/abs/1983IAUS..100..205T Stabilizing a Cold Disk with a 1/r Force Law]&lt;/div&gt;&lt;/td&gt;&lt;td class=&quot;diff-marker&quot;&gt;&lt;/td&gt;&lt;td style=&quot;background-color: #f8f9fa; color: #202122; font-size: 88%; border-style: solid; border-width: 1px 1px 1px 4px; border-radius: 0.33em; border-color: #eaecf0; vertical-align: top; white-space: pre-wrap;&quot;&gt;&lt;div&gt;* [http://adsabs.harvard.edu/abs/1983IAUS..100..205T Stabilizing a Cold Disk with a 1/r Force Law]&lt;/div&gt;&lt;/td&gt;&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td class=&quot;diff-marker&quot;&gt;&lt;/td&gt;&lt;td style=&quot;background-color: #f8f9fa; color: #202122; font-size: 88%; border-style: solid; border-width: 1px 1px 1px 4px; border-radius: 0.33em; border-color: #eaecf0; vertical-align: top; white-space: pre-wrap;&quot;&gt;&lt;div&gt;* [http://www.phys.lsu.edu/~tohline/vita/Tohline.C5.pdf Does Gravity Exhibit a 1/r Force on the Scale of Galaxies?]&lt;/div&gt;&lt;/td&gt;&lt;td class=&quot;diff-marker&quot;&gt;&lt;/td&gt;&lt;td style=&quot;background-color: #f8f9fa; color: #202122; font-size: 88%; border-style: solid; border-width: 1px 1px 1px 4px; border-radius: 0.33em; border-color: #eaecf0; vertical-align: top; white-space: pre-wrap;&quot;&gt;&lt;div&gt;* [http://www.phys.lsu.edu/~tohline/vita/Tohline.C5.pdf Does Gravity Exhibit a 1/r Force on the Scale of Galaxies?]&lt;/div&gt;&lt;/td&gt;&lt;/tr&gt;
&lt;/table&gt;</summary>
		<author><name>Joel2</name></author>
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		<id>https://selfgravitatingfluids.education/JETohline/index.php?title=DarkMatter/UniformSphere&amp;diff=2180&amp;oldid=prev</id>
		<title>Joel2: Created page with &quot;&lt;!-- __FORCETOC__ will force the creation of a Table of Contents --&gt; &lt;!-- __NOTOC__ will force TOC off --&gt; =Force Exerted by a Uniform-Density Shell or Sphere= &lt;!--    {{LSU_HBook_header}} --&gt;  ==Tohline 1982==  ===General Derivation from Notes Dated 29 November 1982=== If the force per unit mass exerted at the position, &lt;math&gt;~\vec{r}&lt;/math&gt;, from a single point mass, &lt;math&gt;~m&lt;/math&gt;, is given by, &lt;div align=&quot;center&quot;&gt; &lt;table border=&quot;0&quot; cellpadding=&quot;5&quot; align=&quot;center&quot;&gt;  &lt;...&quot;</title>
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		<updated>2024-07-11T17:37:05Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Created page with &amp;quot;&amp;lt;!-- __FORCETOC__ will force the creation of a Table of Contents --&amp;gt; &amp;lt;!-- __NOTOC__ will force TOC off --&amp;gt; =Force Exerted by a Uniform-Density Shell or Sphere= &amp;lt;!--    {{LSU_HBook_header}} --&amp;gt;  ==Tohline 1982==  ===General Derivation from Notes Dated 29 November 1982=== If the force per unit mass exerted at the position, &amp;lt;math&amp;gt;~\vec{r}&amp;lt;/math&amp;gt;, from a single point mass, &amp;lt;math&amp;gt;~m&amp;lt;/math&amp;gt;, is given by, &amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt; &amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;  &amp;lt;...&amp;quot;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;b&gt;New page&lt;/b&gt;&lt;/p&gt;&lt;div&gt;&amp;lt;!-- __FORCETOC__ will force the creation of a Table of Contents --&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;!-- __NOTOC__ will force TOC off --&amp;gt;&lt;br /&gt;
=Force Exerted by a Uniform-Density Shell or Sphere=&lt;br /&gt;
&amp;lt;!--    {{LSU_HBook_header}} --&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Tohline 1982==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===General Derivation from Notes Dated 29 November 1982===&lt;br /&gt;
If the force per unit mass exerted at the position, &amp;lt;math&amp;gt;~\vec{r}&amp;lt;/math&amp;gt;, from a single point mass, &amp;lt;math&amp;gt;~m&amp;lt;/math&amp;gt;, is given by,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\vec{F}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~- \biggl( \frac{G^&amp;#039;m}{r} \biggr) \frac{\vec{r}}{r} \, ,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
then the force per unit mass exerted at &amp;lt;math&amp;gt;~\vec{x}&amp;lt;/math&amp;gt; by a continuous mass distribution, whose mass density is defined by the function &amp;lt;math&amp;gt;~\rho(\vec{x}^&amp;#039;)&amp;lt;/math&amp;gt;, is,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\vec{F}(\vec{x})&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~- \int G^&amp;#039; \rho(\vec{x}^&amp;#039;) \biggl[ \frac{\vec{x}^&amp;#039; - \vec{x}}{| \vec{x}^&amp;#039; - \vec{x} |^2} \biggr] d^3x^&amp;#039; \, .&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
This central force can also be expressed in terms of the gradient of a scalar potential, &amp;lt;math&amp;gt;~\Phi(\vec{x})&amp;lt;/math&amp;gt;, specifically,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\vec{F}(\vec{x})&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~- \vec\nabla\Phi(\vec{x}) \, ,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
where,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\Phi(\vec{x}) &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ \int G^&amp;#039; \rho(\vec{x}^&amp;#039;) \ln | \vec{x}^&amp;#039; - \vec{x} |  d^3x^&amp;#039; \, .&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
For a spherically symmetric mass distribution, &amp;lt;math&amp;gt;~\rho(r^&amp;#039;)&amp;lt;/math&amp;gt;, the magnitude of the force that is directed along the radial vector, &amp;lt;math&amp;gt;~\vec{r}^&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt;, and measured from the center of the mass distribution can be expressed as the following single integral over &amp;lt;math&amp;gt;~r^&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt;:&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r) \equiv \vec{F}\cdot \frac{\vec{r}}{r} &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ -2\pi G^&amp;#039; \int\limits_{R_1}^{R_2} \rho(r^&amp;#039;) (r^&amp;#039;)^2 &lt;br /&gt;
\biggl[\frac{1}{r} + \frac{1}{2r^2 r^&amp;#039;} \biggl( r^2 - {r^&amp;#039;}^2 \biggr) \ln\biggl( \frac{r^&amp;#039; + r}{|r^&amp;#039; - r|} \biggr) \biggr]  dr^&amp;#039; &lt;br /&gt;
\, .&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
This integral can be completed analytically if &amp;lt;math&amp;gt;~\rho(r^&amp;#039;) = \rho_0&amp;lt;/math&amp;gt;, that is, for a uniform-density mass distribution.  Independent of whether the limits of integration, &amp;lt;math&amp;gt;~R_1&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;~R_2&amp;lt;/math&amp;gt;, are less than or greater than &amp;lt;math&amp;gt;~r&amp;lt;/math&amp;gt;, the integral gives,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r) &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ &lt;br /&gt;
- \frac{3G^&amp;#039;}{8r} \biggl( \frac{4\pi}{3}\rho_0 \biggr) \biggl\{ \biggl( R_2^3 - R_1^3 \biggr) + r^2 \biggl(R_2 - R_1\biggr)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ +&lt;br /&gt;
r^3 \biggl[ \frac{1}{2} + \frac{1}{2}\biggl( \frac{R_1}{r} \biggr)^4 - \biggl( \frac{R_1}{r} \biggr)^2\biggr]&lt;br /&gt;
\ln\biggl( \frac{R_1 + r}{|R_1 - r|} \biggr)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ -  &lt;br /&gt;
r^3 \biggl[ \frac{1}{2} + \frac{1}{2}\biggl( \frac{R_2}{r} \biggr)^4 - \biggl( \frac{R_2}{r} \biggr)^2\biggr]&lt;br /&gt;
\ln\biggl( \frac{R_2 + r}{|R_2 - r|} \biggr)&lt;br /&gt;
\biggr\} \, .&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If the position, &amp;lt;math&amp;gt;~r&amp;lt;/math&amp;gt;, is located outside of a uniform-density sphere, then &amp;lt;math&amp;gt;~R_1 = 0&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;~R_2 &amp;lt; r&amp;lt;/math&amp;gt;, so the aggregate acceleration becomes,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r)_\mathrm{out} &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ &lt;br /&gt;
- \frac{3G^&amp;#039;}{8r} \biggl( \frac{4\pi}{3}\rho_0 \biggr) \biggl\{ R_2^3  + r^2 R_2 -  &lt;br /&gt;
r^3 \biggl[ \frac{1}{2} + \frac{1}{2}\biggl( \frac{R_2}{r} \biggr)^4 - \biggl( \frac{R_2}{r} \biggr)^2\biggr]&lt;br /&gt;
\ln\biggl( \frac{r+R_2}{r- R_2} \biggr)&lt;br /&gt;
\biggr\} &lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ &lt;br /&gt;
- \frac{G^&amp;#039; M(R_2)}{r} \biggl\{&lt;br /&gt;
1 - 3 \sum_{n=1}^{\infty} \biggl( \frac{R_2}{r} \biggr)^{2n} \biggl[(2n-1)(2n+1)(2n+3)  \biggr]^{-1}&lt;br /&gt;
\biggr\} \, ,&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
where, &amp;lt;math&amp;gt;~M(R_2) \equiv 4\pi \rho_0 R_2^3/3&amp;lt;/math&amp;gt;.  If the position, &amp;lt;math&amp;gt;~r&amp;lt;/math&amp;gt;, is located interior to a uniform-density &amp;#039;&amp;#039;shell&amp;#039;&amp;#039;, then &amp;lt;math&amp;gt;~r &amp;lt; R_1 &amp;lt; R_2&amp;lt;/math&amp;gt; and the aggregate acceleration is,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r)_\mathrm{shell} &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ &lt;br /&gt;
- \frac{4\pi}{3} G^&amp;#039; \rho_0 R_2 r \biggl\{1 - \frac{R_1}{R_2} &lt;br /&gt;
- 3 \sum_{n=1}^{\infty} \biggl[ \biggl( \frac{r}{R_2} \biggr)^{2n} - \frac{R_1}{R_2} \biggl( \frac{r}{R_1} \biggr)^{2n}\biggr] \biggl[(2n-1)(2n+1)(2n+3)  &lt;br /&gt;
\biggr]^{-1} \biggr\} \, .&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If &amp;lt;math&amp;gt;~r&amp;lt;/math&amp;gt; is inside a uniform-density sphere, then &amp;lt;math&amp;gt;~R_1 = 0&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;~ r &amp;lt; R_2&amp;lt;/math&amp;gt;, so the aggregate acceleration is,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r)_\mathrm{in} &amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ &lt;br /&gt;
- \frac{4\pi}{3} G^&amp;#039; \rho_0 R_2 r  \biggl\{&lt;br /&gt;
1 - 3 \sum_{n=1}^{\infty} \biggl( \frac{r}{R_2} \biggr)^{2n} \biggl[(2n-1)(2n+1)(2n+3)  \biggr]^{-1}&lt;br /&gt;
\biggr\} \, .&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Limiting Cases===&lt;br /&gt;
Some limiting cases are of interest for the uniform sphere, &amp;#039;&amp;#039;i.e.,&amp;#039;&amp;#039; when &amp;lt;math&amp;gt;~R_1 = 0&amp;lt;/math&amp;gt;.  First, notice that (Gradshteyn &amp;amp;amp; Ryzhik 1965, formula 0.141-2),&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\sum_{n=1}^{\infty} \biggl[(2n-1)(2n+1)(2n+3)  \biggr]^{-1}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ \frac{1}{12} \, .&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;font color=&amp;quot;maroon&amp;quot; face=&amp;quot;Arial&amp;quot;&amp;gt;&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Sitting on the Surface:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&amp;lt;/font&amp;gt;  Therefore, when &amp;lt;math&amp;gt;~r = R_2&amp;lt;/math&amp;gt; &amp;amp;#8212; that is, &amp;#039;&amp;#039;on&amp;#039;&amp;#039; the surface of the uniform-density sphere,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~=&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ - \frac{3 G^&amp;#039; M(R_2)}{4R_2} \, .&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
So the force acts as though the mass is all concentrated at a point, &amp;#039;&amp;#039;not&amp;#039;&amp;#039; at the center of the sphere, but at a distance &amp;lt;math&amp;gt;~4/3&amp;lt;/math&amp;gt; of the sphere&amp;#039;s radius away.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;font color=&amp;quot;maroon&amp;quot; face=&amp;quot;Arial&amp;quot;&amp;gt;&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Well Inside the Surface:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&amp;lt;/font&amp;gt;  When &amp;lt;math&amp;gt;~r \ll R_2&amp;lt;/math&amp;gt;,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r)_\mathrm{in}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\approx&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ - \frac{G^&amp;#039; M(R_2)}{R_2}  \biggl( \frac{r}{R_2} \biggr) \, ,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
that is, the acceleration grows linearly with &amp;lt;math&amp;gt;~r&amp;lt;/math&amp;gt;, as in any harmonic potential.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;font color=&amp;quot;maroon&amp;quot; face=&amp;quot;Arial&amp;quot;&amp;gt;&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Well Outside the Sphere:&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&amp;lt;/font&amp;gt;  When &amp;lt;math&amp;gt;~r \gg R_2&amp;lt;/math&amp;gt;,&lt;br /&gt;
&amp;lt;div align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;table border=&amp;quot;0&amp;quot; cellpadding=&amp;quot;5&amp;quot; align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;right&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~F(r)_\mathrm{out}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;center&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~\approx&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;td align=&amp;quot;left&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;~ - \frac{G^&amp;#039; M(R_2)}{r}  \, ,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
  &amp;lt;/td&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/tr&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/table&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/div&amp;gt;&lt;br /&gt;
which is in line with the adopted point-mass specification.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=See Also=&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://adsabs.harvard.edu/abs/1963MNRAS.127...21F Finzi (1963)] &amp;amp;#8212; &amp;#039;&amp;#039;On the Validity of Newton&amp;#039;s Law at a Long Distance&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
* [http://www.phys.lsu.edu/~tohline/TinsleyNotes1978.pdf Notes from Beatrice Tinsley dated July 3, 1978]&lt;br /&gt;
* [http://adsabs.harvard.edu/abs/1983IAUS..100..205T Stabilizing a Cold Disk with a 1/r Force Law]&lt;br /&gt;
* [http://www.phys.lsu.edu/~tohline/vita/Tohline.C5.pdf Does Gravity Exhibit a 1/r Force on the Scale of Galaxies?]&lt;br /&gt;
* [http://adsabs.harvard.edu/abs/1987ApJ...313....1K Kuhn &amp;amp;amp; Kruglyak (1987)] &amp;amp;#8212; &amp;#039;&amp;#039;Non-Newtonian forces and the invisible mass problem&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
* [http://arxiv.org/abs/1404.0531 Sanders (2014)] &amp;amp;#8212; &amp;#039;&amp;#039;A Historical Perspective on Modified Newtonian Dynamics&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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		<author><name>Joel2</name></author>
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