Маятник часов в самолёте над экватором
6/10Оцените относительное отклонение (в процентах) частоты колебаний маятника часов на борту самолёта, летящего со скоростью \(V = 800\) км/ч на высоте \(h = 8\) км, в плоскости экватора Земли по сравнению с часами, находящимися на полюсе.
В вариантах 2 и 3 соответственно: \(V = 900\) км/ч, \(h = 12\) км; \(V = 850\) км/ч, \(h = 7\) км. Справочные данные: \(k = 9\cdot 10^{9}\) Н·м\(^2\)/Кл\(^2\); \(R \approx 6400\) км; \(\gamma = 6{,}67\cdot 10^{-11}\) Н·м\(^2\)/кг\(^2\); \(M = 6\cdot 10^{24}\) кг.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЧастота маятника зависит от эффективного ускорения свободного падения на борту. Какие две поправки к ускорению свободного падения даёт движение самолёта по окружности?
Ответ\(\delta \approx 0{,}18\) %.
РешениеЧастота маятника \(\omega = \sqrt{g/l}\), поэтому относительное изменение частоты равно \(\delta = \left|\dfrac{\sqrt{g'}}{\sqrt{g_0}} - 1\right|\), где \(g'\) — эффективное ускорение на борту самолёта, а \(g_0 = \dfrac{\gamma M}{R^2}\) — ускорение свободного падения на полюсе. На борту \[g' = \frac{\gamma M}{(R+h)^2} - \frac{V^2}{R+h}:\] первое слагаемое — притяжение Земли на высоте \(h\), второе — центробежный эффект от движения самолёта со скоростью \(V\) по окружности радиуса \(R+h\). Тогда \[\delta = \left|\sqrt{\left(\frac{R}{R+h}\right)^2 - \frac{V^2 R^2}{\gamma M (R+h)}} - 1\right| \approx 0{,}18~\%.\]
Похожие задачи
- «Искривление» пространства СПбГУ 2010/11, 9 кл.
- Чемодан в тормозящем поезде МОШ 2013/14, 11 кл.
- Шарик в равноускоренном вагоне Санкт-Петербургская 2013/14, 11 кл.
- Шар в воде во вращающемся коническом сосуде Физтех 2020/21, 10 кл.
- Вращающаяся жидкость как зеркало Физтех 2021/22, 11 кл.
- Шайба в полости и ускорение МОШ 2024/25, 10 кл.