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軌道速度と太陽からの距離が与えられたとき、どのように質量を計算しますか?

軌道速度と太陽からの距離のみを使用して、オブジェクトの質量を直接計算することはできません。計算にアプローチする理由と方法は次のとおりです。

もっと情報が必要な理由:

* ケプラーの第三法則: ケプラーの第3法則は、軌道周期(1つの軌道を完了する時間)と平均軌道距離(半軸軸)を中央オブジェクトの質量(この場合は太陽)に関連付けていますが、軌道速度は直接関与していません。

* 軌道速度は可変です: 楕円形の軌道上の惑星または物体の軌道速度は一定ではありません。太陽に近づくと速く、遠く離れたときは遅くなります。

質量の計算方法:

1。 Keplerの第三法則:

*オブジェクトの軌道の軌道周期(t)と半長軸(a)が必要です。

*式は次のとおりです。T²=(4π²/gm)a³

* gは重力定数(6.674×10⁻¹m³/kg・s²)です

* mは太陽の質量です

*式を再配置してmを解く:

m =(4π²a³)/(gt²)

2。軌道速度を計算します:

*太陽とオブジェクトの質量(m)からの距離(r)のみがある場合、次の方程式を使用できます。

v =√(gm/r)

*この方程式は円形軌道を想定しています。

例:

太陽を周回する惑星については、以下を知っているとしましょう。

*軌道期間(t)=365.25日(地球の期間)

*セミメジャー軸(a)=1.496×10¹¹m(太陽からの地球の平均距離)

これで、太陽の質量を計算できます。

*軌道期間を秒に変換:t =365.25日 * 24時間/日 * 60分/時間 * 60秒/分=31,557,600秒

*値を式に差し込みます。

M =(4π²(1.496×10¹b)³)/(6.674×10⁻¹¹m³/kg・s² *(31,557,600 s)²)

*計算:m≈1.989×10³⁰kg

キーポイント:

*軌道速度と太陽からの距離からのみ、オブジェクトの質量を直接計算することはできません。

*ケプラーの第三法則は、システム内の中央オブジェクトの質量を決定するために不可欠です。

*軌道速度を計算するには、軌道の周期と距離またはオブジェクトの質量とその距離のいずれかが必要です。

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