宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一个小球。经过时间t,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为 L。已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R,万有引力常数为G。求该星球的质量M。
解:设抛出点的高度为h,第一次平抛的水平射程为x,则有
x2+h2=L2 ①
由平抛运动规律得知,当初速增大到2倍,其水平射程也增大到2x,可得
(2x)2+h2=( L)2 ②
由①、②解得 h=L/
设该星球上的重力加速度为g,由平抛运动的规律,得:h=gt2/2
由万有引力定律与牛顿第二定律,得:GMm/R2=mg
式中m为小球的质量,联立以上各式,解得:M=2 LR2/(3Gt2)