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将地球沿球心打一个洞,在洞口处扔一个球,它的运动状态如何

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/08/10 07:02:25
将地球沿球心打一个洞,在洞口处扔一个球,它的运动状态如何
将地球沿球心打一个洞,在洞口处扔一个球,它的运动状态如何
若在洞口处球的速度为0,则球在以地心为平衡位置做简谐运动.(若要推导过程,请说话)
再问: 推导过程如何呢
再答: 设地球质量为M,半径为R,小球的质量为m。 要证明小球所做的运动是简谐运动,就要证明小球受到的力F与它到平衡位置(地球中心)位移X的关系是:F=-K*X,负号表示回复力F的方向与位移X的方向相反。 设小球在运动过程中,它到地球中心的距离是X,它受到地球的引力是F,F等于以地心为球心、半径为X的那部分对小球的引力。 地心是平衡位置,容易看出F与X的方向是相反的。 以下证明F与X的大小是成正比的,即可证明小球是做简谐运动。 地球密度是 ρ=M / V=M / [(4/3)πR^3 ] F=G*m地*m / X^2=G*{ρ*[(4/3)π*X^3 ]}*m / X^2 =G*{M / [(4/3)πR^3 ]}*[(4/3)π*X^3 ]*m / X^2 =(GMm / R^3) *X 显然,地球总质量M、小于质量m、地球半径R是不变的,得F的大小与位移大小X成正比,所以小球是做简谐运动。
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