中国赴南极考察船“雪龙”号,从上海港口出发一路向南,经赤道到达南极.某同学设想在考察船“雪龙”号上做一些简单的实验,来探究地球的平均密度:当“雪龙”号停泊在赤道时,用
问题描述:
中国赴南极考察船“雪龙”号,从上海港口出发一路向南,经赤道到达南极.某同学设想在考察船“雪龙”号上做一些简单的实验,来探究地球的平均密度:当“雪龙”号停泊在赤道时,用弹簧秤测量一个钩码的重力,记下弹簧秤的读数为F1;当“雪龙”号到达南极后,仍用弹簧秤测量同一个钩码的重力,记下弹簧秤的读数为F2.设地球的自转周期为T,不考虑地球两极与赤道的半径差异,请根据探索实验的设想,写出地球平均密度的表达式.(已知引力常量为G)
答
设地球半径为R,
体积V=
πR34 3
赤道长度为2πR,线速度v=
2πR T
当“雪龙”号到达南极后,用弹簧秤测量同一个钩码的重力,记下弹簧秤的读数为F2.
F2=
①GMm R2
当“雪龙”号停泊在赤道时,用弹簧秤测量一个钩码的重力,记下弹簧秤的读数为F1;
F1=
-mGMm R2
②
4π2R T2
由①②得M=
4π2R3 (1−
)GT2
F1 F2
所以密度ρ=
=M V
3π (1−
)GT2
F1 F2
答:地球平均密度的表达式是
.3π (1−
)GT2
F1 F2