Объяснение:
Вычислите средний радиус орбиты геостационарного спутника Земли (орбиту сочтите круговой).
1)
Суточный период вращения Земли:
T = 24·3600 = 86 400 с
Угловая скорость вращения земли:
ω = 2π / T = 2·3,14 / 86400 ≈ 7,27·10⁻⁵ с⁻¹
Масса Земли:
M = 6·10²⁴ кг
2)
По закону всемирного тяготения:
F = G·m·M₃ / r²
Но эта сила является и центростремительной:
F = m·aцс = m·ω²·r
Приравняем:
G·m·M₃ / r² = m·ω²·r
G·M₃ / r² = ω²·r
r³ = G·M₃ / ω²
Радиус геостационарной орбиты:
r = ∛ (G·M₃ / ω²)
r = ∛ (6,67·10⁻¹¹·6·10²⁴ / (7,27·10⁻⁵)² ≈ 42 300 км
Что приблизительно равно
42300 / 6400 ≈ 6,6 земным радиусам
Сравниваем плотности тел и жидкостей. Очевидно, что если плотность тела меньше плотности жидкости, то такое тело в данной жидкости будет плавать, если наоборот, то утонет.
жидкость ρ (плотность), кг/м³
Керосин 800
Вода 1000
Ртуть 13600
Дуб 700
Сталь 7800
У пенопласта (пенополистирола) очень большой разброс плотности, в зависимости от марки. Самая распространенная имеет значение плотности от 15 до 25 кг/м³
Таким образом:
ρ(пп) < ρ(д) < ρ(к) < ρ(в) < ρ(cт) < ρ(рт)
Следовательно, на самом верху будут располагаться два шарика - пенопластовый и дубовый, так как плотности материалов этих шаров меньше плотности керосина, причем первый будет почти лежать на поверхности керосина, а второй - почти полностью будет в керосин погружен.
Стальной шарик расположится так же, как показано на рисунке расположение шарика №3.
Для выполнения условия задачи необходимо чтобы второй шарик был не из пенопласта, а, скажем, из полиэтилена (ρ = 920 кг/м³)
Тогда на самом верху останется дубовый шарик (№1), в середине будет располагаться шарик из полиэтилена (№2), а на месте шарика №3 останется стальной.