Miệng núi lửa Gran Canyon Diablo ở Arizona rộng 200m và được tạo ra bởi tác động của một thiên thạch nặng 3xx10 ^ 8 kg di chuyển với tốc độ 1,3xx10 ^ 4 m / s. Ước tính (a) sự thay đổi vận tốc Trái đất do hậu quả của tác động và (b) lực trung bình tác dụng lên Trái đất?

Miệng núi lửa Gran Canyon Diablo ở Arizona rộng 200m và được tạo ra bởi tác động của một thiên thạch nặng 3xx10 ^ 8 kg di chuyển với tốc độ 1,3xx10 ^ 4 m / s. Ước tính (a) sự thay đổi vận tốc Trái đất do hậu quả của tác động và (b) lực trung bình tác dụng lên Trái đất?
Anonim

Giả sử rằng vận tốc của thiên thạch đã được xác định liên quan đến khung tham chiếu trong đó trái đất đứng yên và không có động năng nào của thiên thạch bị mất như âm thanh nhiệt, v.v., chúng ta sử dụng định luật bảo toàn động lượng

(a). Lưu ý rằng vận tốc ban đầu của trái đất là #0#.

Và sau vụ va chạm, thiên thạch dính vào trái đất và cả hai đều di chuyển với cùng một vận tốc. Đặt vận tốc cuối cùng của trái đất + thiên thạch kết hợp # v_C #. Từ phương trình nêu dưới đây, chúng tôi nhận được

# "Động lượng ban đầu" = "Động lượng cuối cùng" #

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

Ở đâu # 5.972 × 10 ^ 24kg # là khối lượng của trái đất.

Chúng tôi quan sát rằng vận tốc của thiên thạch là theo thứ tự # 10 ^ 4ms ^ -1 # nhỏ hơn nhiều so với vận tốc của trái đất theo thứ tự # 10 ^ 24ms ^ -1 # do đó được bỏ qua trong mẫu số.

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

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

Đây là sự thay đổi tốc độ của trái đất do va chạm với thiên thạch.

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

So sánh với tốc độ quỹ đạo trung bình của Trái đất là # 3.0xx10 ^ 4 ms ^ -1 #

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

(b) Chúng ta biết rằng gia tốc do trọng lực # = 9,81ms ^ -2 #.

Lấy giá trị trung bình của gia tốc tác dụng lên thiên thạch,

Lực trung bình tác dụng lên Trái đất # F = mg #

# => F = (3xx10 ^ 8) xx9.81 = 2.94xx10 ^ 9N #, làm tròn đến hai chữ số thập phân.