アリゾナのグランキャニオンディアブロクレーターは200mで、1.3xx10 ^ 4m / sで移動する3xx10 ^ 8kgの隕石の衝突によって生成されました。 (a)衝撃の結果としての地球の速度の変化と(b)地球に及ぼされる平均的な力を推定しますか?

アリゾナのグランキャニオンディアブロクレーターは200mで、1.3xx10 ^ 4m / sで移動する3xx10 ^ 8kgの隕石の衝突によって生成されました。 (a)衝撃の結果としての地球の速度の変化と(b)地球に及ぼされる平均的な力を推定しますか?
Anonim

地球が静止している基準系に関して隕石の速度が述べられていて、隕石の運動エネルギーが熱音などとして失われていないと仮定すると、運動量保存則を利用する。

(a)地球の初速度は #0#.

そして衝突後、隕石は地球に付着し、両方とも同じ速度で移動します。地球と隕石の最終速度を合わせてみましょう #v_C#。下記の方程式から、

# "初期の勢い" = "最終の勢い"#

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

どこで #5.972×10 ^ 24kg# 地球の質量です。

隕石の速度は #10 ^ 4ms ^ -1# のオーダーである地球の速度よりはるかに小さいです #10 ^ 24ms ^ -1# したがって分母では無視されます。

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

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

これは隕石との衝突による地球の速度の変化です。

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の地球の平均軌道速度と比較して #3.0xx10 ^ 4 ms ^ -1#

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

(b)重力による加速 #= 9.81ms ^ -2#.

隕石に作用する加速度の平均値と同じ

地球にかかる平均力 #F = mg#

#=> F =(3xx10 ^ 8)xx9.81 = 2.94x x10 ^ 9N#小数点第2位を四捨五入しています。