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)

设地球半径为R,
体积V=

4
3
πR3
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=
GMm
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=
GMm
R2
-m
2R
T2

由①②得M=
2R3
(1−
F1
F2
)GT2

所以密度ρ=
M
V
=
(1−
F1
F2
)GT2

答:地球平均密度的表达式是
(1−
F1
F2
)GT2