求天体质量和密度的详细过程(天体质量或密度的估算方法)
[两个模型] [一个结论]
1. 重力加速度法利用天体表面的重力加速度g和天体半径R确定.在天体表面有:
2. 环绕星体法
利用环绕星体的周期T和轨道半径r确定.
【拓展】当环绕天体绕中心天体表面做匀速圆周运动时
只需测定近地卫星或宇宙飞船的环绕周期T,即可确定中心天体的密度ρ——常用结论.
【应用】 (多选)设想我国航天员随“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,航天员测出飞船绕行n圈所用的时间为t.登月后,航天员利用身边的弹簧测力计测出质量为m的物体重力为G1.已知引力常量为G,根据以上信息可得到( )
A.月球的密度
B.飞船的质量
C.月球的第一宇宙速度
D.月球的自转周期
【解析】由飞船绕行n圈的时间为t,可以求出飞船绕月球运动的周期T=t/n,而求不出月球的自转周期,D错误.
飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,其轨道半径r近似等于月球的半径R,即r=R
由已知量不能求出飞船的质量,B错误.
质量为m的物体在月球表面,所以其所受万有引力等于重力
【注意】(1)利用环绕天体只能确定中心天体的质量M,而不能确定环绕天体的质量m;
(2)求解中心天体的密度时,一定要区分中心天体的半径R与环绕天体的轨道半径r,切勿混淆.
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