...在它的兩極處,彈簧稱測得某物體重量為P,在它的赤道上,
- 2023-01-10
什麼巧解,解物理題就是分析物理過程——數學表示——解數學題——得出解並分析合理性——結果。
具體到這道題:
兩極處沒圓周運動,萬有引力=重力
P=GMm/R^2
赤道處有向心力,等於重力與萬有引力之差
P-0。9P=m(2π/t)^2R
地球體積V=4/3πR^3
地球密度ρ=M/V
到這裡,物理過程完了,下面就是數學過程了。下面做不出來是數學技術不行,和物理沒多大關係。
前兩個式子聯立0。1GM/R^2=4π^2R/T^2
後兩個式子聯立ρ=3M/4πR^3
注意到上面兩個式子裡都有M/R^3,可替換掉,得
ρ=30πG/T^2
1樓說得輕巧,做起來可不是這麼說了,我之前就用同樣方法做過,未知項根本不能解決,何況如果不是地球的話更無從入手。
解這題要有巧方法,因為赤道上還有剩餘的引力,如果令赤道位置那裡的物體失重就容易了,完全能當作近地衛星處理,而且不影響密度的計算,只要假設地球轉速增加就行,從而算出新的自轉週期,
得出的公式沒有多餘項,就是 GM/R^2=(2π/T)^2·R ,T是新週期,因而可得GM/R^3=(2π/T)^2 ,來到這裡 M/R^3 距離密度就只有一步之遙,分母不是球形而已,之後應該不用再解釋了。
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樓上不就是抄我麼?我把赤道的放大10倍相等,你將兩極的縮小到0。1倍相等而已。
萬有引力等於重力
P=GMm/R^2
合力做向心力
P-0。9P=mω^2R
可得M/R^3=ω^2/0。1G
ω=2π/T
G=6。67x10-11 N·m2 /kg2
ρ=M/V=M/(4πR^3/3)=ω^2/(4*0。1πG/3)
=30π/GT^2
萬有引力=P 重量=0。9P,重量與萬有引力差=向心力,利用萬有引力公式求出地球質量,用地球半徑估算體積,質量/體積=密度
設該物體質量為m,地球質量為M ,半徑為R
則有
兩極:P=GMm/R²
赤道:GMm/R²-0。9P=4π²mR/T²
解得:M=40π²R³/GT²
由ρ=M/V得
ρ=M/(3/4πR³)=30π/GT²