均匀球体对球体外物体的万有引力等效于位于球心处的质点

于是

加入上下限

代入$F$

均匀球壳对球壳内任意一点的万有引力合力为0

积分

中,由于$D\le r$,所以$\sqrt{B(0)}=\sqrt{r^2+D^2-2rD}=r-D$,此时

代入$F$