Вес тела на полюсе планеты в п раз больше, чем на экваторе. Средняя плотность планеты р. Чему равен период Т вращения планеты вокруг собственной оси?
от

1 Ответ

дано:
- вес тела на полюсе P(пол) в p раз больше, чем на экваторе P(экв)
- средняя плотность планеты ρ

найти:
период T вращения планеты вокруг собственной оси.

решение:

1. Вес тела на экваторе можно выразить как:

P(экв) = m * g(экв),

где g(экв) - ускорение свободного падения на экваторе.

2. Вес тела на полюсе выражается следующим образом:

P(пол) = m * g(пол),

где g(пол) - ускорение свободного падения на полюсе.

3. По условию задачи имеем:

P(пол) = p * P(экв).

4. Подставим значения для весов:

m * g(пол) = p * (m * g(экв)).

5. Упростим уравнение и уберем массу тела m:

g(пол) = p * g(экв).

6. Выразим g(экв) следующим образом:

g(экв) = G * M / R² - a_c,

где a_c - центростремительное ускорение на экваторе.

7. Центростремительное ускорение a_c определяется как:

a_c = (4 * π² * R) / T², где v = (2 * π * R) / T.

8. На полюсе нет центростремительного ускорения, поэтому:

g(пол) = G * M / R².

9. Теперь подставим g(экв) и g(пол) в равенство:

G * M / R² = p * (G * M / R² - (4 * π² * R) / T²).

10. Умножим обе стороны уравнения на R²:

G * M = p * (G * M - (4 * π² * R³) / T²).

11. Перепишем уравнение:

G * M = p * G * M - (4 * π² * R³ * p) / T².

12. Переносим все слагаемые на одну сторону:

G * M - p * G * M = -(4 * π² * R³ * p) / T².

13. Упрощаем:

(1 - p) * G * M = -(4 * π² * R³ * p) / T².

14. Теперь выразим T²:

T² = -(4 * π² * R³ * p) / ((1 - p) * G * M).

15. Поскольку T² должно быть положительным, мы рассматриваем модуль:

T² = (4 * π² * R³ * p) / ((p - 1) * G * M).

16. Теперь найдем T:

T = √((4 * π² * R³ * p) / ((p - 1) * G * M)).

ответ:
Период T вращения планеты вокруг собственной оси равен √((4 * π² * R³ * p) / ((p - 1) * G * M)).
от