两个岩石颗粒A和B与土星中心的距离分别为rA=8.0×104 km和rB=1.2×105 km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用(结果可用根式表示)。
(1)求岩石颗粒A和B的线速度之比;
(2)求岩石颗粒A和B的周期之比;
(3)土星探测器上有一物体,在地球上重为10 N,推算出它距土星中心3.2×105 km处受到土星的引力为0.38 N。已知地球半径为6.4×103 km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?
解析 (1)设土星质量为M0,岩石颗粒质量为m,距土星中心距离为r,线速度为v,根据牛顿第二定律和万有引力定律可得G=,
解得v=。
对于A、B两颗粒分别有vA=和vB=,得=。
(2)设颗粒绕土星做圆周运动的周期为T,则T=,
对于A、B两颗粒分别有TA=和TB=,
得=。
(3)设地球质量为M,半径为r0,地球上物体的重力可视为等于万有引力,探测器上物体质量为m0,在地球表面重力为G0,跟土星中心相距r0′=3.2×105 km处的引力为G0′,根据万有引力定律得
G 0=,G0′=,解得=95。
答案 (1) (2) (3)95倍
[针对训练1] "静止"在赤道上空的地球同步气象卫星将气象数据发回地面,为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,下列说法中正确的是( )
A.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的
B.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的