>> 自然の科学 >  >> 天文学

架空の球状惑星は完全に鉄で構成されています。表面のすぐ上でこれを周回する衛星はどのくらいですか?

鉄の惑星の表面のすぐ上の衛星の軌道周期を決定する方法は次のとおりです。

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。

  1. 水銀中にその軌道中にいくつの回転が発生しますか?
  2. 太陽の中で季節が作成されたのはいつですか?
  3. 氷の1つであるヨーロッパの氷はどれくらい厚いですか?
  4. 気候説明:主に二酸化炭素の大気にもかかわらず、火星が寒い理由
  5. 星の半径はその質量とどのように比較されますか?
  6. 太陽は地球の大気にどのように影響しますか?