为了探测月球的详细情况,我国发射了一颗绕月球表面飞行的科学实验卫星.假设卫星绕月球做圆 周运动,月球绕地球也做圆周运动.已知卫星绕月球运行的周期为 T0 ,地球表面重力加速度为 g ,地球半径为 R0 ,月心到地心间的距离为 r0 ,引力常量为 G ,求:
( 1 )月球的平均密度;
( 2 )月球绕地球运行的周期.
( 1) ( 2)
【详解】
( 1 )月球的半径为 R ,月球质量为 M ,卫星质量为 m
由于在月球表面飞行,万有引力提供向心力:
得
且月球的体积 V = πR 3
根据密度的定义式 得
( 2 )地球质量为 M 0 ,月球质量为 M ,月球绕地球运转周期为 T
由万有引力提供向心力
根据黄金代换 GM 0 = gR 0 2
得
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。以地球的质量的计算为例
①若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r,根据:
,得:;
②若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r,根据:
,得:;
③若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T,根据:
和,得:;
④若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g,根据:
,得:——此式通常被称为黄金代换式。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
天体球体积:V=;天体密度:(由,,,r指球体半径,R指轨道半径,当R=r时,)。
登录并加入会员可无限制查看知识点解析