Перейдём в систему отсчёта, движущуюся со скоростью v0 (полужирным начертанием я выделяю векторы). В ней движение равноускоренное, с нулевой начальной скоростью и ускорением a. Перемещение материальной точки в этой системе отсчёта Sa = a t^2/2 = 4.5 a c^2, модуль перемещения Sa = 18 м = S'.
За это время вся система отсчёта успеет сдвинуться на Sv = v0 t = 3 v0 с, модуль перемещения Sv = 18 м = S'.
Суммарный вектор перемещения равен S = Sa + Sv. Найдём квадрат его длины: S^2 = S^2 = (Sa + Sv)^2 = Sa^2 + 2Sa * Sv + Sv^2 = Sa^2 + 2 * Sa * Sv * cos(Sa, Sv) + Sv^2
Угол между перемещениями равен углу между начальной скоростью и ускорением, тогда cos(...) = -1/2. S^2 = S'^2 - 2 * S'^2 * 1/2 + S'^2 = S'^2 S = S' = 18 м
Модуль средней скорости: v = S/t = 18 м / 3 с = 6 м/с.
Из формул кинематики вращательного движения имеем: (1) v = ω*R = 2*π*R/T, где R - радиус обращения частиц Частицы обращаются под действием гравитации, силы всемирного тяготения, которая сообщает им центростремительное ускорение (2) m*v²/R = G*m*M/R², m - масса частицы v² = G*M/R Из (1) имеем: R = v*T/(2*π) - подставим в выше написанную формулу v² = G*M*2*π / (v*T) => v³ = 2*π*G*M/T v = ∛(2*π*G*M/T) v = ∛(2 * 3,14 * 6,67*10⁻¹¹ Н*м²/кг² * 5,7*10²⁶ кг / 38400 с ≈ 1,8*10⁴ м/с = 18 км/с
За это время вся система отсчёта успеет сдвинуться на Sv = v0 t = 3 v0 с, модуль перемещения Sv = 18 м = S'.
Суммарный вектор перемещения равен S = Sa + Sv. Найдём квадрат его длины:
S^2 = S^2 = (Sa + Sv)^2 = Sa^2 + 2Sa * Sv + Sv^2 = Sa^2 + 2 * Sa * Sv * cos(Sa, Sv) + Sv^2
Угол между перемещениями равен углу между начальной скоростью и ускорением, тогда cos(...) = -1/2.
S^2 = S'^2 - 2 * S'^2 * 1/2 + S'^2 = S'^2
S = S' = 18 м
Модуль средней скорости: v = S/t = 18 м / 3 с = 6 м/с.
ответ. S = 18 м, v = 6 м/с
M = 5,7*10²⁶ кг
v - ?
Из формул кинематики вращательного движения имеем:
(1) v = ω*R = 2*π*R/T, где R - радиус обращения частиц
Частицы обращаются под действием гравитации, силы всемирного тяготения, которая сообщает им центростремительное ускорение
(2) m*v²/R = G*m*M/R², m - масса частицы
v² = G*M/R
Из (1) имеем: R = v*T/(2*π) - подставим в выше написанную формулу
v² = G*M*2*π / (v*T) => v³ = 2*π*G*M/T
v = ∛(2*π*G*M/T)
v = ∛(2 * 3,14 * 6,67*10⁻¹¹ Н*м²/кг² * 5,7*10²⁶ кг / 38400 с ≈ 1,8*10⁴ м/с = 18 км/с