Question

На полюсе некоторой планеты тела весят втрое больше, чем на экваторе. Определите ускорение свободного падения на полюсе, если сутки на этой планете длятся T = 3 часа, а её размеры аналогичны размерам Земли.

​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

Pп = 3*Рэ

Т = 3 ч = 10800 с

R = Rз = 6370 км = 6,37*10⁶ м

g - ?

Решение:

Рассмотрим динамику какого-нибудь тела массой m на экваторе и полюсе планеты.

На экваторе тело вращается с поверхностью, на которую давит, под действием центростремительной силы R = m*a_цс. Эта сила складывается геометрически из действующих на тело силы тяжести mg и силы реакции опоры N, которая по модулю равна весу тела Рэ:

mg - N = m*a_цс

N = Pэ =>

=> mg - Pэ = m*a_цс =>

=> Pэ = mg - m*a_цс

Pэ = m*(g - a_цс)

На полюсе вес тела равен силе тяжести:

mg - N = 0

mg = N, т.к. N = Pп, то

mg = Pп

Учитывая, что Рп = 3*Рэ, получаем:

mg = 3*m*(g - a_цс) | : m

g = 3*(g - a_цс)

g = 3g - 3a_цс

3g - g = 3a_цс

2g = 3a_цс

g = 3a_цс/2

Центростремительное ускорение выразим через угловое ускорение и радиус:

a_цс = ω²*R

ω = 2π/Τ =>

=> a_цс = (2π/Τ)²*R = (4*π²/T²)*R, тогда:

g = 3*(4*π²/T²)*R/2 = 12*π²*R/(2*T²) = 6*π²*R/T² = 6*3,14²*6,37*10⁶/10800² = 3,2307... = 3,23 м/с²

Ответ: 3,23 м/с².