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.
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
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