Какова скорость Луны, когда она движется по своей орбите вокруг Земли? Известно, что среднее расстояние от Луны до Земли составляет 384 000 км, а масса Земли равна 6 · 10^24 кг. Варианты ответов: А. 4 км/с. Б. 5 км/с. В. 1 км/с.

Физика 11 класс Законы движения небесных тел скорость Луны орбита Луны расстояние до Земли масса Земли физика 11 класс расчет скорости движение Луны гравитация астрофизика вопросы по физике Новый

Чтобы найти скорость Луны на её орбите, мы можем использовать формулу для центростремительного ускорения и закон всемирного тяготения. Начнём с определения необходимых величин и шагов решения.

Шаг 1: Определим силу тяжести между Землёй и Луной.

Сила тяжести (F) между двумя телами рассчитывается по формуле:

F = G * (m1 * m2) / r^2

• G - гравитационная постоянная, примерно равная 6.67 * 10^(-11) Н·м²/кг².
• m1 - масса Земли, равная 6 * 10^24 кг.
• m2 - масса Луны, примерно равная 7.35 * 10^22 кг (но эта величина нам не нужна для расчёта скорости).
• r - расстояние от Луны до Земли, равное 384 000 км или 3.84 * 10^8 м.

Шаг 2: Найдём силу тяжести.

Подставим известные значения в формулу:

F = (6.67 * 10^(-11)) * (6 * 10^24) / (3.84 * 10^8)^2

Шаг 3: Определим центростремительное ускорение.

Центростремительное ускорение (a) можно выразить через скорость (v) и радиус (r) орбиты:

a = v^2 / r

Сила тяжести также равна центростремительной силе:

F = m2 * a

Где m2 - масса Луны. Но поскольку масса Луны не влияет на скорость, мы можем выразить a через F и m2:

m2 * (v^2 / r) = F

Шаг 4: Подставим и упростим.

Скорость Луны можно выразить следующим образом:

v^2 = (F * r) / m2

Теперь, подставив F из шага 2, мы можем найти v.

Шаг 5: Подсчитаем.

После подстановки и упрощения, мы получим, что скорость Луны примерно равна 1 км/с.

Вывод:

Скорость Луны, когда она движется по своей орбите вокруг Земли, составляет около 1 км/с. Таким образом, правильный ответ - В. 1 км/с.