1.Вычислите массу Урана, если известно, что спутник Титания обращается вокруг Урана с периодом 8 дней 17 часов на расстоянии 438 тыс.км.

2.Вычислите массу Марса, если известно, что спутник Фобос обращается вокруг Mapca c периодом 0,32 суток на расстоянии 9,3 тыс.км.
Ответ
5 (1 оценка)
1
ppp6491 4 месяца назад
Светило науки - 1593 ответа - 6948 раз оказано помощи

Ответ:  Масса Урана ≈ 8,7796*10^25 кг.

Масса Марса  ≈ 6,2241*10^23 кг

Объяснение:  1.   Дано:

Гравитационная постоянная  G = 6,6743*10^-11м^3с^-2 кг^-1

Период обращения Титании Тт = 8 дней 17 часов = (24*8 + 17) * 3600 = 752400 секунд

Радиус орбиты Титании  Rор = 438000 км = 4,38*10^8 м.

Найти массу Урана    Му - ?

В общем случае ускорение свободного падения, создаваемое небесным телом на расстоянии  R от его центра масс, определяется выражением:

 g = G*Μ/R².   Таким образом, в нашем случае, ускорение свободного падения, которое будет создавать Уран на расстоянии удаления Титании:

                                            gу = G*Μу/(Rор)²  ________  (1)  

Это с одной стороны.  С другой стороны при обращении Титании вокруг Урана на Титанию действует центростремительное ускорение, определяемое выражением:      а = U²/ Rор   ______  (2),

здесь  U – орбитальная скорость Титании.  Орбитальная скорость Титании равна частному от деления длины орбиты (L)  Титании на ее период (Тт) обращения.  Следовательно, выражение (2) примет вид а = (L/Тт)²/ Rор   =

=  (2πRор /Тт)²/Rор  

Окончательно имеем:     а = 4π² Rор/Тт²  _________  (3)

Но, центростремительным ускорением  для Титании является ускорение свободного падения, которое создает Уран на расстоянии Rор.  Таким образом, можно записать, что gу = а      __________  (4)

С учетом выражений (1) и (3) выражение (4) примет вид:

                                  G*Μу/(Rор)² = 4π² Rор/Тт²  ______ (5)

Из выражения (5) Масса Урана  Му = (4π² Rор/Тт²)/{(G/(Rор)²} =

=  4π² Rор* Rор²/Тт²*G .        Окончательно имеем:

                                      Му = 4π²(Rор)³/Тт²*G  _______  (6)

Подставив числовые значения в выражение (6) найдем массу Урана:

Му = 4π²(4,38*10^8)³/(752400)²* 6,6743*10^-11 ≈ 8,7796*10^25 кг.

2. Дано:

Период обращения Фобоса Тф = 0,32 суток = 0,32*24*60*60 = 27648 секунд.

Радиус орбиты Фобоса  Rор = 9300 км = 9,3*10^6 м

Найти массу Марса Мм - ?

При решении данной задачи все рассуждения аналогичны рассуждениям при решении задачи первой.  Следовательно, можно сразу записать, что Мм = 4π²(Rор)³/Тф²*G.  Подставив числовые значения в это выражение, найдем массу Марса: Мм = 4π²(9,3*10^6)³/(27648)²*6,6743*10^-11 ≈ 6,2241*10^23 кг

Остались вопросы?