某课外科技小组长期进行天文观测,发现某行星周围有众多小卫星,这些小卫星靠近行虽且分布相对均匀,经查对相关资料,该行星的质量为M.现假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,已知万有引力常量为G.
(1)测得离行星最近的一颗卫星的运动轨道半径为R1,若忽略其它小卫星对该卫星的影响,求该卫星的运行速度V1
(2)在进一步的观测中,发现离行觅很远处还有一颗卫星,其运动轨道半径为R2,周期为T2试估算靠近行星周围众多小卫星的总质量m卫.
(1)设离行星最近的一颗卫星的质量为m1,根据万有引力提供向心力有:
=GMm1 R 21 m1v 21 R1
解得:v1=GM R1
(2)由于靠近行星周围的众多卫星分布均匀,可以把行星及靠近行星的小卫星看作一星体,其质量中心在行星的中心,
设离行星很远的卫星质量为m2,根据万有引力提供向心力则有:
=G(M+m卫)m2 R 22 m2R2•4π2 T 22
解得:m卫=
-M4π2R 32 GT 22
答:(1)该卫星的运行速度是
.GM R1
(2)靠近行星周围众多小卫星的总质量是
-M4π2R 32 GT 22