Какова продолжительность T суток на Земле, при которой нить, на которой подвешен груз на широте 30 градусов, образует

Содержание: Вращение Земли и линейная скорость точек на экваторе

Объяснение:
Продолжительность суток на Земле зависит от ее угловой скорости вращения. А угловая скорость определяется формулой:

$$\omega =\frac{2\pi }{T}$$

где $\omega$ - угловая скорость, а Т - период вращения Земли в сутках.

Нить, на которой подвешен груз, образует угол 30 градусов с вертикальной осью вращения Земли. Таким образом, этот груз движется вместе с Землей и описывает окружность с радиусом, равным радиусу Земли.

Поскольку груз подвешен на нити, он должен следовать по окружности вместе с Землей. Угол подъема нити равен 30 градусам, а значит, длина окружности, по которой движется груз, равна суженной на угол наклона окружности.

То есть, длина окружности на широте 30 градусов равна $2\pi R\cos 30$, где R - радиус Земли.

Линейная скорость $v$ точек на экваторе равна длине окружности, по которой двигается точка, деленной на период вращения Земли:

$$v=\frac{2\pi R}{T}$$

Линейная скорость точек на поверхности спутника можно найти так же, как и для точек на экваторе Земли.

Например:
Зная, что радиус Земли $R=6371\text{км}$, можем расчитать продолжительность суток Т и процентное отклонение линейной скорости точек на экваторе от скорости точек на поверхности спутника.

Совет:
Чтобы лучше понять вращение Земли и линейную скорость, можно представить Землю как шар, и окружность, по которой движется точка на экваторе, как широкий пояс вокруг этого шара. Представление визуальной картины помогает лучше усвоить материал.

Проверочное упражнение:
Радиус Земли составляет 6400 км. Найдите продолжительность суток, при которой нить, на которой подвешен груз на широте 45 градусов, образует угол 45 градусов с осью вращения Земли. Какой будет процентное отклонение линейной скорости точек на экваторе от скорости точек на поверхности спутника в данном случае?