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问题: 求平均密度

一行星的体积是地球的4.7倍,质量是地球的25倍,已知一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时,估算该行星平均密度(引力常量G=6.67*10的负11次方)

解答:

用万有引力公式:
F=GMm/R^2
结合周期的向心力公式:F=m×(2丌/T)^2*R
代入数据:1.4h=5040s
近地卫星的轨道就是地球半径R
两方程相等消去m,
得GM(地)/R^3=(丌/2520)^2
M(地)/R^3==(丌/2520)^2/G=23277.288
V=4丌R^3/3
密度=M(星)/V(星)=M(星)/4丌R(星)^3×3
题中:体积是地球的4.7倍,质量是地球的25倍
那么,
M(星)=25M(地)
V(星)=4.7R^3*4丌/3

又GM(星)/R(星)^3=G×25M(地)/4.7R^3
密度=25M(地)/4.7R^3/(4丌/3)
=25/4.7*M(地)/R^3/(4丌/3)
=29573.37KG/M^3