Тема . Механика. Динамика и Статика

.02 Гравитация

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#29222

Ускорение свободного падения на поверхности планеты из несжимаемой жидкости равно a = 9,8 м/c2   . Найдите давление в центре планеты.

Источники: Всеросс., 1996, ОЭ, 11

Показать ответ и решение

Рассмотрим цилиндрический столб жидкости бесконечно малого поперечного сечения dS  , расположенный вдоль радиуса планеты от её центра до поверхности. Обозначим давление на расстоянии r  от центра планеты через p(r)  . Для части рассматриваемого столба, расположенной от r  до  r + dr  , условие равновесия запишется в виде

(p(r + dr) − p(r))dS + F    =  0
                        грав

Гравитационная сила F грав   , действующая на столбик жидкости бесконечно малой высоты dr  , имеющий массу dm  , обусловлена только той частью планеты, которая удалена от её центра на расстояние меньшее r  , поэтому (ρ  – плотность жидкости)

F     = G M--(r)dm--  M (r) = ρ 4πr3  dm  =  ρdSdr
  грав        r2                3

Таким образом,

dpdS + G -1 ρ4π-r3ρdSdr =  0.
         r2   3

и для определения давления в центре имеем

                          ∫
          24π-               0     24π-      2-    2 2
dp = − G ρ  3 rdr  p(0) =     − Gρ  3 rdr =  3πG ρ R
                            R

Ускорение свободного падения на поверхности планеты определяется как

                                                   (    )2
a = G M--(R) =  G 1-ρ 4π-R3 = G ρ4π-R ⇒  a2 = G2 ρ2  4-π   R2
        R2        R2   3          3                   3

Поэтому давление в центре планеты

                        (                )
       2             3         ( 4π )2          3
p(0) = -πG ρ2R2  = -----  G2 ρ2  ---   R2   = -----a2 = 1,7 ⋅ 1011 П а
       3           8πG            3           8πG
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!