Граніт Гран-Каньйон Diablo Crater в Арізоні становить 200 м, і був вироблений в результаті впливу 3xx10 ^ 8 кг метеорита, який подорожував 1.3xx10 ^ 4 м / с. Оцінити (а) зміну швидкості Землі в результаті впливу і (б) середню силу, що діє на Землю?

Граніт Гран-Каньйон Diablo Crater в Арізоні становить 200 м, і був вироблений в результаті впливу 3xx10 ^ 8 кг метеорита, який подорожував 1.3xx10 ^ 4 м / с. Оцінити (а) зміну швидкості Землі в результаті впливу і (б) середню силу, що діє на Землю?
Anonim

Припускаючи, що швидкість метеорита була викладена щодо опорної рами, в якій земля є стаціонарною, і що жодна з кінетичної енергії метеорита не втрачається як тепловий звук тощо, ми використовуємо закон збереження імпульсу

(a). Відзначаючи, що початкова швидкість Землі дорівнює #0#.

А після зіткнення метеорит прилипає до землі і обидва рухаються з однаковою швидкістю. Нехай кінцева швидкість землі + метеорит об'єднує # v_C #. З наведеного нижче рівняння отримаємо

# "Initial Momentum" = "Останній імпульс" #

# (3xx10 ^ 8) xx (1.3xx10 ^ 4) = (3xx10 ^ 8 + 5.972 xx 10 ^ 24) xxv_C #

де # 5.972 × 10 ^ 24 кг # є маса землі.

Ми спостерігаємо, що швидкість метеорита має порядок # 10 ^ 4 мс ^ -1 # набагато менше, ніж швидкість землі, яка має порядок # 10 ^ 24ms ^ -1 # отже, ігнорується в знаменнику.

# => приблизно v_c (3xx10 ^ 8xx1.3xx10 ^ 4) / (5.972 xx 10 ^ 24) #

# = 6.5xx10 ^ -13ms ^ -1 #

Це зміна швидкості Землі внаслідок зіткнення з метеоритом.

-.-.-.-.-.-.-.-.-.

Порівняйте з середньою орбітальною швидкістю Землі # 3.0xx10 ^ 4 ms ^ -1 #

-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.

(b) Ми знаємо, що прискорення через гравітацію # = 9,81 мс ^ -2 #.

Приймаючи ж середнє значення прискорення, що діє на метеорит,

Середня сила, що діє на Землю # F = mg #

# => F = (3xx10 ^ 8) xx9.81 = 2.94xx10 ^ 9N #, округлені до двох знаків після коми.