1、mg=16N
∴m=1.6kg
根据牛顿第二定律
F-mg'=ma
g'=(F-ma)/m=(9-1.6*5)/1.6=5/8m/s²
g=GM/R²,g'=GM/(R+h)²
g/g'=(R+h)²/R²=10/(5/8)=16
∴R+h=4R
h=3R
2、GmM/(R+h)²=m(R+h)(2π/T)²
∴M=4π²(R+h)³/(GT²)
又V=4πR³/3
∴ρ=M/V=3π(R+h)³/(GT²R³)
由于h₁=6R₁,h₂=2.5R₂
则ρ地:ρ行=(3π(R₁+h₁)³/(GT₁²R₁³)):(3π(R₂+h₂)³/(GT₂²R₂³))=((R₁+h₁)³/(T₁²R₁³)):((R₂+h₂)³/(T₂²R₂³))=((7R₁)³/(T₁²R₁³)):((3.5R₂)³/(T₂²R₂³))=(2³/ T₁²):(1/ T₂²)=2:1
∴T₁²:T₂²=4:1,T₁:T₂=2:1
地球周期T₁=24h,所以行星周期T₂=12h
3、天体表面压力刚好为0,则万有引力=重力充当向心力
GmM/R²=mR(2π/T)²
∴M=4π²R³/(GT²)
又V=4πR³/3
∴ρ=M/V=3π/(GT²)
∴T=√(3π/(Gρ)
4、万有引力等于重力即GmM/r²=mg/6
∴GM= g r²/6
则其第一宇宙速度
v₁=√(GM/r)=√(g r²/6r)=√(g r/6)
其第二宇宙速度
v₂=√2 v₁=√(2g r/6)==√(g r/3)
5、轨道的半长轴R=(212+1700)/2+1740=2696km
设月球半径为r,近月卫星周期为t,则根据开普勒第三定律得
R³/T²= r³/t²
∴t=√(r³T²/R³)=√(1740000³(3.5h)²/2696000³)=6533s
月球的第一宇宙速度
v=2πr/t=1673m/s
又v=√(GM/r)
M=v²r/G=7.3×10^22kg
6、由高度得轨道半径,加上已知的周期,可求出轨道运行速度;
再根据运行速度公式v=√(GM/r)可求出GM,根据万有引力等于重力即GmM/R²=mg得表面重力加速度g= GM/R²;
运行的加速度a=4π²r/T²= v²/r=GM/r²