Для определения радиуса планеты, исходя из данных об ускорении свободного падения и первой космической скорости, используем основные физические законы.
- Первая космическая скорость ((v_1)) для планеты определяется формулой:
[ v_1 = \sqrt{\frac{G \cdot M}{R}} ]
где:
- (v_1) — первая космическая скорость,
- (G) — гравитационная постоянная ((6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \, \text{кг}^{-1} \, \text{с}^{-2})),
- (M) — масса планеты,
- (R) — радиус планеты.
Также известно, что ускорение свободного падения (g) на поверхности планеты связано с массой планеты и её радиусом через формулу:
[ g = \frac{G \cdot M}{R^2} ]
где:
- (g) — ускорение свободного падения (1.6 м/с(^2) для данной планеты).
Теперь у нас есть две уравнения:
[ v_1^2 = \frac{G \cdot M}{R} ]
[ g = \frac{G \cdot M}{R^2} ]
Решим систему этих уравнений. Из второго уравнения выразим массу (M):
[ M = \frac{g \cdot R^2}{G} ]
Подставим это выражение в первое уравнение:
[ v_1^2 = \frac{G \cdot \left(\frac{g \cdot R^2}{G}\right)}{R} ]
Упростим:
[ v_1^2 = g \cdot R ]
Теперь выразим радиус (R):
[ R = \frac{v_1^2}{g} ]
Подставим значения (v_1 = 2.56 \, \text{км/с} = 2560 \, \text{м/с}) и (g = 1.6 \, \text{м/с}^2):
[ R = \frac{(2560 \, \text{м/с})^2}{1.6 \, \text{м/с}^2} ]
[ R = \frac{6553600 \, \text{м}^2/\text{s}^2}{1.6 \, \text{м/s}^2} ]
[ R = 4096000 \, \text{м} ]
Таким образом, радиус планеты составляет 4,096 километра.