В таблице представлена зависимость силы тяжести, действующей на тело вблизи Марса, от массы тела (задание в вложении) Решите все подробно с решением и формулами

В таблице представлена зависимость силы тяжести, действующей на тело вблизи Марса, от массы тела (за

Показать ответ

Ответ:

napolskai24

22.01.2021 19:20

A) Закон всемирного тяготения, действующий на Земле, будет действовать и на Марсе, и на любой другой планете. Сила тяжести - это частный случай Закона всемирного тяготения:

Fт = m*g

Просто выражаем g из формулы и находим его, подставляя значения из таблицы:

g = F/m = 7,4/2 = 14,8/4 = ... = 3,7 м/с²

Б) В законе всемирного тяготения спрятано g:

$F = \frac{G*M*m}{R^2}$

Приравняем общий вид Закона к частному случаю, о котором говорили выше:

$F = F\\\frac{G*M*m}{R^2}=m*g | :m\\\frac{G*M}{R^2}=g$

Тогда выразим квадрат расстояния и найдём само расстояние:

$R^2=\frac{G*M}{g}= R=\sqrt{\frac{G*M}{g} }=\sqrt{\frac{6,67*10^{-11}*6,4*10^{23}}{3,7 }}=\sqrt{\frac{6,67*6,4*10^{12}}{3,7 }}= \\=10^6*\sqrt{\frac{6,67*6,4}{3,7} }=10^6*\sqrt{\frac{42,688}{3,7} } =10^6*\sqrt{11,53729...}= \\=10^6*3,39665... = 10^6*3.4 = 3400000$

Примерно 3 400 000 м или 3400 км.

В) Найдём через отношение g:

$g_1 = \frac{G*M}{R^2}\\g_2=\frac{G*M}{(2R)^2}=\frac{G*M}{4R^2}\\\frac{g_1}{g_2}= \frac{G*M}{R^2}: \frac{G*M}{4R^2}=\frac{G*M}{R^2}*\frac{4R^2}{G*M}=4$

В 4 раза меньше.

Г) Сила тяготения как и любая другая сила, действующая на тело, может являться равнодействующей из Второго закона Ньютона:

F = R = m*a

Чтобы избежать падения на планету, но быть в достаточно сильном поле её притяжения, необходимо двигаться вокруг планеты, по орбите, с определённой скоростью - первой космической. Движение по орбите - это движение по окружности, где причиной того, что тело двигается криволинейно (по окружности) является центростремительная сила, придающая телу центростремительное ускорение. Этой силой и является сила притяжения:

$F = R = m*a_c = m*\frac{v^2}{R}\\m*\frac{G*M}{R^2} =m*\frac{v^2}{R}|:m\\\frac{G*M}{R^2}=\frac{v^2}{R}|*R\\v^2=\frac{G*M}{R}=v=\sqrt{\frac{G*M}{R}}$

Или можно записать вот так:

$\frac{G*M}{R^2}=g=\frac{v^2}{R}\\v^2=g*R= v= \sqrt{g*R}$

Но мы возьмём первую формулу. Рассчитаем первую космическую у поверхности Марса:

$v = \sqrt{\frac{G*M}{R} }=\sqrt{\frac{6,67*10^{-11}*6,4*10^{23}}{3,3895*10^6} } =\sqrt{\frac{6,67*6,4*10^{12}}{3,3895*10^6} } = \\= \sqrt{\frac{42,688}{3,3895}*10^6 }= \sqrt{12,59418...}*10^3= 3,54882...*10^3=\\=3,5*10^3=3500$