某网站报道:最近东亚某国发射了一颗人造环月卫星,卫星质量100kg,环绕周期2h…一位同学想利用所学的物理知识对此新闻的真实性进行核实.但他记不清引力恒量的数值且手边没有可

◎ 题目

某网站报道:最近东亚某国发射了一颗人造环月卫星,卫星质量100kg,环绕周期2h…一位同学想利用所学的物理知识对此新闻的真实性进行核实.但他记不清引力恒量的数值且手边没有可查找的资料,只记得一科普材料上介绍的月球半径约为地球半径的
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,月球表面重力加速度约为地球表面的1/6.同时他记起,物理教材中介绍的地球半径为6400km,地球表面的重力加速度可取为10m/s2.他准备利用上述数据对该网上新闻进行核实.现请你也根据上述数据,运用物理学知识进行推导分析后说明能否认定这是一条假新闻?

◎ 答案

设月球质量为M,半径为r0,卫星的质量为m,环绕周期为T,半径为r.
根据引力提供向心力得:
有  G
Mm
r2
=mω2r=m(
T
)2r

得 T=2π

r3
GM
(1)
在月球表面有G
Mm
r02
=mg得GM=gr02

代入(1)式得 T=2π

r3
gr02
(2)
由(2)式可知,卫星轨道半径r越小,周期T则越短,取r=r0
周期有最小值Tmin
Tmin=2π

r0
g
(3)
据题意,r=4r0,g=6g   
  代入(3)式得:Tmin=2π

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