1。概念を理解する
* 軌道周期: 衛星が惑星の周りに1つの完全な軌道を完成させるのにかかる時間。
* ニュートンの普遍的重力の法則: 2つのオブジェクト間の重力は、質量の積に比例し、中心間の距離の平方に反比例します。
* 中心力: オブジェクトを円形の経路で動かし続ける力。
2。 重要な方程式
* ニュートンの普遍的重力の法則: f =g *(m1 * m2) /r²
* f =重力
* g =重力定数(6.674×10⁻¹¹N⋅m²/kg²)
* M1 =地球の質量
* M2 =衛星の質量
* r =惑星と衛星の中心間の距離
* 中心力: f =(m2 *v²) / r
* f =中心力
* M2 =衛星の質量
* v =軌道速度
* r =軌道の半径
* 軌道速度: v =2πr / t
* v =軌道速度
* r =軌道の半径
* t =軌道期間
3。 仮定と変数
* 惑星の半径(r): これが軌道半径を計算するために必要です。
* 惑星の密度(ρ): 鉄の密度は約7874 kg/m³です。これを使用して、惑星の質量を決定します。
4。計算
* 惑星の質量(m):
* m =(4/3)πr³ρ
* 軌道半径(r):
*衛星は表面のすぐ上にあるため、r≈r
* 等しい中心性力と重力:
*(m2 *v²) / r =g *(m * m2) /r²
* 衛星質量(M2)をキャンセルし、簡素化:
*v²=g * m / r
* 期間(t)の観点から軌道速度(v)を代用する:
*(2πr / t)²=g * m / r
* t:を解決します
*t²=(4π²r³) /(g * m)
* t =√[(4π²r³) /(g * m)]
5。 値を差し込み、解く
1。惑星の質量(m)を決定: 上記の式を使用してその質量を計算するには、鉄惑星(R)の半径を知る必要があります。
2。 t。の方程式にmとrを置き換えます
例:
鉄の惑星の半径(R)の6,371 km(地球の半径のほぼ)があると仮定しましょう。
* 惑星の質量(m):
* m =(4/3)π(6,371,000 m)³ *(7874 kg/m³)≈3.24×10²⁵kg
* 軌道周期(t):
* t =√[(4π²(6,371,000 m)³) /(6.674×10⁻¹¹nδm² /kg² * 3.24×10²kg)]]
*t≈5067秒≈1.41時間
重要な注意: この計算は、完全に球状の惑星を想定し、惑星の密度の大気の影響や変動を無視します。