Домашние задания: Физика

С какой угловой скоростью нужно раскрутить Землю в обратную сторону, чтобы в результате приливного взаимодействия Луна

упала в будущем на Землю?
Приливным влиянием Солнца на момент импульса Земли пренебречь.

Центральный момент инерции Земли принять равным (MR^2) / 3, деформацией Земли при вращении пренебречь.
Если всем можно пренебречь, то оставим только ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА: N = J*ω = const.
Масса Луны: Мл G*Мз/(Rз + Rл) Мз/80, где Мз – масса Земли.
Радиус современной орбиты Луны: Ro.л. = 4*10^8 м, к моменту падения он станет: Rпад = Rз + Rл= (6,37 + 1,74)*10^6 м = 8,11*10^6 м.
1.Момент Луны при падении на Землю должен измениться от N1 = Мл*(Rл) ^2*ω1 (*) до N2 = Мл*(Rз + Rл) ^2*ω2. (**)
2.Для ω2: G*Мз*Мл/(Rз + Rл) ^2 = Мл*(ω2)^2/(Rз + Rл). Сокращаем, что можно: G*Мз/(Rз + Rл) = (ω2)^2 или: ω2 = √(G*Мз/(Rз + Rл)) = ((6.67408*10^(-11)*5.972*10^24)/(8.11*10^6))^0.5 = 7010 с⁻¹. Это, конечно, очень много.
Вставляем в (**):
3.N2 = Мл*(Rз + Rл) ^2*7010.
4.ω1 = 2*3.14/(29,5*24*3600) = 2.46*10^(-6) 1/с. Вставляем в (*): N1 = Мл*(Rл) ^2*ω1 = N1 = Мл*(Rол) ^2*2.46*10^(-6).
5.N1 – N2 = Мл*(Rл) ^2*2.46*10^(-6) – Мл*(Rз + Rл) ^2*7010 = ~Мл*(Rз + Rл) ^2*7010 (***)
Для Земли:
(Nз) 1 – (Nз) 2 = ((Mз*Rз^2)/3)*(Ω1 – Ω2) = { Ω1 = 2*3.14/24*3600 = 7.27*10^(-5), (Nз) 1 = ((5.972*10^24*(6.37*10^6)^2)/3)*(7.27*10^(-5) = 5.872*10^33 } = 5.872*10^33 –((Mз*Rз^2)/3)*Ω2 (****).
6.Приравниваем (***) и (****):
7.Мл*(Rз + Rл) ^2*7010 = 5.872*10^33 –((Mз*Rз^2)/3)*Ω2.
Ω2 = –((5.972*10^24/80)*(8.11*10^6)^2*7010 – 5.872*10^33)/(( 5.972*10^24*(6.37*10^6)^2)/3) = 3.44*10^40/(8.08*10^37) = 425,7 с⁻¹.
Итак: Ω2 = 426 с⁻¹.
Конечно, к моменту столкновения скорость вращения Земли уменьшится почти до нуля (и современное вращение, в сравнении с таким Ω2, тоже почти нулевое.

PS
Луна удаляется вследствие того, что угловая скорость вращения Земли «под» ней больше, чем ее.
Необходимо

Луна создает на Земле приливные волны, причем не только в океане, но и в земной коре. Из-за вращения Земли приливные волны расположены не строго на линии планета — спутник, а несколько опережают ее. Ближняя к Луне приливная волна притягивается ею немного сильнее, чем та, что находится на другой стороне Земли. Поэтому со стороны Луны на Землю действует крутящий момент, который постепенно тормозит вращение планеты. Но поскольку действие равно противодействию, Луна получает равное противоположное воздействие и ускоряет свое движение. А это соответствует переходу на более высокую орбиту, то есть удалению от Земли. Так что Луна удаляется от нас за счет энергии вращения Земли.

4 см в год — скорость удаления Луны от Земли.
(А наша задача — все наоборот сделать)
Rusalina Usupova
Rusalina Usupova
87 841
Лучший ответ
Rusalina Usupova СУЩЕСТВЕННЫЕ ИСПРАВЛЕНИЯ В РАСЧЕТЫ:
1.Момент Луны при падении на Землю должен измениться от N1 = Мл*(Rл) ^2*ω1 (*) до N2 = Мл*(Rз + Rл) ^2*ω2. (**)
2.Для ω2: (G — гравитац. постоянная)
G*Мз*Мл/(Rз + Rл) ^2 = Мл*(ω2)^2*(Rз + Rл). Сокращаем, что можно:
G*Мз/(Rз + Rл) ^3 = (ω2)^2 или:
ω2 = √(G*Мз/(Rз + Rл) ^3) = ((6.67408*10^(-11)*5.972*10^24)/(8.11*10^6)^3)^0.5 = 8.644*10(-4) с⁻¹.
Вставляем в (**):
N2 = Мл*(Rз + Rл) ^2*8.644*10(-4) = (5.972/80)*10^24*(8.11*10^6)^2*8.644*10(-4) = 4.244*10^33

3.ω1 = 2*3.14/(29,5*24*3600) = 2.46*10^(-6) 1/с. Вставляем в (*):
N1 = Мл*(Rол) ^2*ω1 = (5.972/80)*10^24*(4*10^8)^2*2.46*10^(-6) = 2.94*20^34
4.N1 – N2 = 29.4*10^33 – 4.244*10^33 = 2.5*10^34 (***)
Для Земли:
(Nз) 1 – (Nз) 2 = ((Mз*Rз^2)/3)*(Ω1 – Ω2) =
{ Ω1 = 2*3.14/24*3600 = 7.27*10^(-5),
(

Похожие вопросы