- Первая космическая скорость (V₁) определяется формулой:
[ V₁ = \sqrt{\frac{G \cdot M}{R}} ]
где:
- ( G ) — гравитационная постоянная,
- ( M ) — масса планеты,
- ( R ) — радиус планеты.
Если масса планеты уменьшается в 4 раза, то новая масса ( M' = \frac{M}{4} ). Подставляя это в формулу для первой космической скорости, получим:
[ V₁' = \sqrt{\frac{G \cdot M'}{R}} = \sqrt{\frac{G \cdot \frac{M}{4}}{R}} = \sqrt{\frac{1}{4} \cdot \frac{G \cdot M}{R}} = \frac{1}{2} \cdot \sqrt{\frac{G \cdot M}{R}} ]
Таким образом, первая космическая скорость уменьшится в 2 раза.
- Для второй задачи мы знаем, что средняя плотность планеты такая же, как у Земли. Пусть плотность Земли равна (\rho), то:
[ \rho = \frac{M}{V} = \frac{M}{\frac{4}{3} \pi R^3} ]
где (V) — объем Земли, (M) — масса Земли, (R) — радиус Земли. Для новой планеты:
- Радиус ( R' = 2R ),
- Плотность сохраняется, значит:
[ \rho = \frac{M'}{\frac{4}{3} \pi (2R)^3} ]
Из условия плотности:
[ \frac{M}{R^3} = \frac{M'}{(2R)^3} ]
Отсюда:
[ M' = M \cdot \left(\frac{(2R)^3}{R^3}\right) = M \cdot 8 = 8M ]
Теперь найдем выражение для первой космической скорости на новой планете (V₁'):
[ V₁' = \sqrt{\frac{G \cdot M'}{R'}} = \sqrt{\frac{G \cdot 8M}{2R}} = \sqrt{4 \cdot \frac{G \cdot M}{R}} = 2 \cdot \sqrt{\frac{G \cdot M}{R}} ]
Следовательно, отношение первой космической скорости на новой планете к первой космической скорости на Земле будет:
[ \frac{V₁'}{V₁} = \frac{2 \cdot \sqrt{\frac{G \cdot M}{R}}}{\sqrt{\frac{G \cdot M}{R}}} = 2 ]
Таким образом, первая космическая скорость на этой планете будет в 2 раза больше, чем на Земле.