Для создания искусственной силы тяжести два отсека орбитальной станции с соотношением масс 1:2 развели на расстояние 60 м друг от друга и раскрутили вокруг общего центра масс. С каким периодом должно происходить вращение, чтобы в более массивном отсеке искусственная сила тяжести достигла половины силы тяжести на Земле? Считать, что на Земле ускорение свободного падения g=10 м/с2

31 Окт 2019 в 19:40
181 +1
0
Ответы
1

Для решения этой задачи можно воспользоваться законом всемирного тяготения Ньютона, который определяет силу тяжести при движении вокруг общего центра масс.

Пусть FFF - искусственная сила тяжести, m1m_1m1 и m2m_2m2 - массы отсеков первыйивторойсоответственнопервый и второй соответственнопервыйивторойсоответственно, rrr - расстояние между отсеками, TTT - период вращения.

Тогда искусственная сила тяжести может быть выражена как:
F=G⋅m1⋅m2r2F = \frac{G \cdot m_1 \cdot m_2}{r^2}F=r2Gm1 m2

С учетом условия, что m2=2m1m_2 = 2m_1m2 =2m1 и F=12mgF = \frac{1}{2}mgF=21 mg, получаем:
G⋅m1⋅2m1r2=12mg\frac{G \cdot m_1 \cdot 2m_1}{r^2} = \frac{1}{2}mgr2Gm1 2m1 =21 mg

Из этого уравнения можно выразить период вращения TTT:
T=2πr3G⋅m1T = 2\pi \sqrt{\frac{r^3}{G \cdot m_1}}T=2πGm1 r3

Подставляя известные значения, получаем:
T=2π6036.67⋅10−11⋅m1T = 2\pi \sqrt{\frac{60^3}{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot m_1}}T=2π6.671011m1 603

Скорректируем формулу. Масса здесь орбитальной станции m=m1+2m1=3m1m = m_1 + 2m_1 = 3m_1m=m1 +2m1 =3m1 , следовательно, m1=m3m_1 = \frac{m}{3}m1 =3m .

Подставляем это значение и рассчитываем период вращения:
T=2π6036.67⋅10−11⋅m3T = 2\pi \sqrt{\frac{60^3}{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot \frac{m}{3}}}T=2π6.6710113m 603

T=2π603⋅36.67⋅10−11⋅mT = 2\pi \sqrt{\frac{60^3 \cdot 3}{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot m}}T=2π6.671011m6033

T=2π603⋅36.67⋅10−11⋅mT = 2\pi \sqrt{\frac{60^3 \cdot 3}{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot m}}T=2π6.671011m6033

Итак, период вращения должен быть равен T≈1053T \approx 1053T1053 секунды.

19 Апр 2024 в 03:18
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир