Задачи › Неинерциальные системы отсчёта

Самолёт на экваторе

  1. Самолёт на экваторе

    Курчатов 2021/22, 9 кл.
    4/10

    Самолет летит строго на восток вдоль экватора Земли на постоянной малой высоте с постоянной скоростью относительно Земли. В самолете груз массой в \(m = 1\) кг подвешен на пружинных весах, регистрируемый вес равен \(P_1\). Затем самолет летит строго на запад вдоль экватора на той же высоте с той же скоростью, измеренный вес оказался равен \(P_2\). Скорость самолета относительно Земли составляет \(v = 250\) м/с. Вычислите разницу в измеряемом весе. Ответ выразите в Ньютонах и округлите до сотых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Вес груза в самолёте отличается от силы тяжести на величину центростремительного ускорения. Оно зависит от того, складывается ли скорость самолёта со скоростью вращения Земли или вычитается из неё.

    Ответ

    \(\Delta P \approx 0{,}07\) Н.

    Решение

    На самолёт во время полёта действуют две силы: постоянная на протяжении пути сила тяжести и сила центростремительного ускорения, зависящая от скорости самолёта относительно вращающейся планеты. Отсюда и возникает разность в фиксируемых весах: \[P_1 = mg - \frac{m(V - v)^2}{R}, \qquad P_2 = mg - \frac{m(V + v)^2}{R},\] где \(V = \dfrac{2\pi R}{T}\), \(T\) — период обращения Земли вокруг своей оси, \(R\) — радиус Земли. Тогда искомая разность равна: \[\Delta P = P_2 - P_1 = \frac{m}{R}\bigl((V+v)^2 - (V-v)^2\bigr) = \frac{4mVv}{R} = \frac{8\pi mRv}{RT} = \frac{8\pi mv}{T} \approx 0{,}07~\text{Н}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи