Вопрос задан 13.02.2025 в 15:14. Предмет Физика. Спрашивает Мороз Алина.

Помогите пожалуйста !!!!!!
Математический маятник на поверхности земли имеет период колебаний 2,4с. Определите период колебания этого же маятника на поверхности планеты, радиус которой в 50 раз меньше земного радиуса, а плотность в 2 раза больше плотность земли.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Розайненко Ольга.

Для решения задачи нужно учесть, как изменяется ускорение свободного падения gg на другой планете и как оно влияет на период колебаний математического маятника. Формула периода маятника задаётся как:

T=2πlg,T = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}},

где ll — длина маятника, а gg — ускорение свободного падения. Если длина маятника остаётся неизменной, то изменение периода связано только с изменением gg.


1. Выразим gg через параметры планеты

Ускорение свободного падения на поверхности планеты зависит от её массы MM и радиуса RR, согласно формуле:

g=GMR2,g = \frac{GM}{R^2},

где GG — гравитационная постоянная.

Масса MM может быть выражена через плотность ρ\rho и объём планеты VV, а объём сферы задаётся как V=43πR3V = \frac{4}{3}\pi R^3. Тогда:

M=ρV=ρ43πR3.M = \rho \cdot V = \rho \cdot \frac{4}{3}\pi R^3.

Подставим это в формулу для gg:

g=Gρ43πR3R2=4πGρR3.g = \frac{G \cdot \rho \cdot \frac{4}{3}\pi R^3}{R^2} = \frac{4\pi G \rho R}{3}.

Таким образом, gg пропорционально ρR\rho R:

gρR.g \propto \rho R.

2. Сравнение gg на Земле и другой планете

На Земле ускорение свободного падения g1g_1 определяется её плотностью ρ1\rho_1 и радиусом R1R_1:

g1ρ1R1.g_1 \propto \rho_1 R_1.

На другой планете ускорение g2g_2 будет связано с её плотностью ρ2\rho_2 и радиусом R2R_2:

g2ρ2R2.g_2 \propto \rho_2 R_2.

Условия задачи дают следующие соотношения:

  • R2=R150R_2 = \frac{R_1}{50} (радиус планеты в 50 раз меньше),
  • ρ2=2ρ1\rho_2 = 2\rho_1 (плотность в 2 раза больше).

Подставим эти значения:

g2ρ2R2=2ρ1R150=250ρ1R1=125g1.g_2 \propto \rho_2 R_2 = 2\rho_1 \cdot \frac{R_1}{50} = \frac{2}{50} \cdot \rho_1 R_1 = \frac{1}{25} \cdot g_1.

Итак, g2=g125g_2 = \frac{g_1}{25}, то есть ускорение свободного падения на планете в 25 раз меньше, чем на Земле.


3. Сравнение периодов

Период колебаний маятника на планете и Земле связан через формулу периода:

T1g.T \propto \sqrt{\frac{1}{g}}.

Соотношение периодов будет:

T2T1=g1g2.\frac{T_2}{T_1} = \sqrt{\frac{g_1}{g_2}}.

Подставим g2=g125g_2 = \frac{g_1}{25}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос