第1题:
已知月球绕地球运动周期为 T=30天=2.592*10^6 秒(因为题目是估算的,所以取30天)
地球半径R=6.4*10^6米,地面重力加速度是 g=10 m/s^2
求月球到地球的距离 r
设地球质量是M,则 GM=gR^2 (这个应不用证明了)
对月球:由万有引力提供向心力 得
GMm / r^2=m*( 2π / T )^2 * r ,m是月球质量
即 gR^2 / r^2=( 2π / T )^2 * r
r^3 =g *[ T*R / ( 2π) ]^2
月球到地球的距离是 r=开三次方的根号{g *[ T*R / ( 2π) ]^2}
得 r=开三次方的根号{10 *[ 2.592*10^6 * 6.4*10^6 / ( 2*3.14) ]^2}=4.12*10^8米
第2题:
物体在地面时重力是160牛,说明它的质量是 m=160 / 10=16千克
对于正在加速上升的物体:受万有引力F万、支持力F支,由牛二 得
F支-F万=ma (F支=F压=90牛)
若这时火箭离地面的高度是h,则对火箭中的这个物体有
F支-[ GM*m / ( R+h)^2 ]=m*0.5g ,M是地球质量
将代换式 GM=g R^2 代入上式 得
F支-[ g R^2*m / ( R+h)^2 ]=m*0.5g
即 90-[ 10*(6.4*10^6)^2 * 16 / ( 6.4*10^6+h ) ^2 ]=16*0.5*10
得火箭此时到地面的高度是 h=1.92*10^7 米