Каков радиус планеты, у которой первая космическая скорость составляет 12 км/с, а ускорение свободного падения равно
Каков радиус планеты, у которой первая космическая скорость составляет 12 км/с, а ускорение свободного падения равно 15 м/с2? (ответ в километрах)
17.10.2024 10:09
v = √(GM/R)
Где:
v - первая космическая скорость,
G - гравитационная постоянная (приблизительно, G = 6.67430 * 10^-11 м^3/(кг * с^2)),
M - масса планеты,
R - радиус планеты.
Решение:
Дано:
v = 12 км/с,
g = 15 м/с^2.
Для начала нужно преобразовать скорость из км/с в м/с:
v = 12 * 1000 м/с = 12 000 м/с.
Теперь подставим значения в формулу первой космической скорости:
12 000 = √((6.67430 * 10^-11 * M)/R)
Ускорение свободного падения g связано с массой планеты и ее радиусом следующим образом:
g = (G * M)/R^2
Раскроем скобки и найдем M/R:
M/R = (g * R^2)/G
Подставим это значение обратно в формулу первой космической скорости:
12 000 = √((6.67430 * 10^-11 * (g * R^2)/G)/R)
Возведем обе части уравнения в квадрат и решим полученное уравнение относительно R:
(12 000)^2 = (6.67430 * 10^-11 * (g * R^2)/G)
144 000 000 = (6.67430 * 10^-11 * g * R^2)/G
Раскроем скобки:
144 000 000 * G = (6.67430 * 10^-11 * g * R^2)
Разделим обе части на (6.67430 * 10^-11 * g):
R^2 = (144 000 000 * G)/(6.67430 * 10^-11 * g)
Найдем корень из обеих частей уравнения и получим значение радиуса R:
R = √((144 000 000 * G)/(6.67430 * 10^-11 * g))
Подставим значения G = 6.67430 * 10^-11 м^3/(кг * с^2) и g = 15 м/с^2:
R = √((144 000 000 * (6.67430 * 10^-11))/((6.67430 * 10^-11) * 15))
Теперь рассчитаем это значение:
R = √(144 000 000/15) = √(9 600 000) = 3102,54 м
Ответ: Радиус планеты составляет примерно 3102,54 метра или около 3,1 километра.