Gran Canyon Diablo Crater i Arizona er 200m og blev produceret af en påvirkning af en 3xx10 ^ 8 kg meteorit, der kørte på 1,3xx10 ^ 4 m / s. Skøn (a) Ændringen i jordens hastighed som følge af virkningen og (b) den gennemsnitlige kraft på jorden?

Gran Canyon Diablo Crater i Arizona er 200m og blev produceret af en påvirkning af en 3xx10 ^ 8 kg meteorit, der kørte på 1,3xx10 ^ 4 m / s. Skøn (a) Ændringen i jordens hastighed som følge af virkningen og (b) den gennemsnitlige kraft på jorden?
Anonim

Forudsat at meteoritets hastighed er angivet med hensyn til en referenceramme, hvor jorden er stationær, og at ingen af meteorittenes kinetiske energi går tabt som varmelyd mv., Anvender vi loven om bevarelse af momentum

(en). Bemærk at jordens indledende hastighed er #0#.

Og efter kollisionen stikker meteoritten til jorden og begge bevæger sig med samme hastighed. Lad den endelige hastighed af jord + meteorit kombinere # V_c #. Fra ligningen angivet nedenfor får vi

# "Initial Momentum" = "Final momentum" #

# (3xx10 ^ 8) xx (1,3xx10 ^ 4) = (3xx10 ^ 8 + 5,972 xx 10 ^ 24) xxv_C #

hvor # 5.972 × 10 ^ 24kg # er jordens masse.

Vi observerer at hastigheden af meteorit er af størrelsesordenen # 10 ^ 4 ms ^ -1 # er meget mindre end jordens hastighed, som er af størrelsesordenen # 10 ^ 24ms ^ -1 # derfor ignoreres i nævneren.

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

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

Dette er ændring i jordens hastighed på grund af kollision med meteoritten.

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

Sammenlign med jordens gennemsnitlige omdrejningshastighed på # 3.0xx10 ^ 4 ms ^ -1 #

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

(b) Vi ved, at acceleration på grund af tyngdekraften # = 9.81ms ^ -2 #.

Tager samme som gennemsnitsværdien af acceleration, der virker på meteoritten,

Gennemsnitlig kraft udøvet på jorden # F = mg #

# => F = (3xx10 ^ 8) xx9.81 = 2.94xx10 ^ 9N #, afrundet til to decimaler.