问题 问答题

有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度.已知该单摆在海平面处的周期是T0.当气球停在某一高度时,测得该单摆周期为T,求该气球此时离海平面的高度h,把地球看成质量均匀分布的半径为R的球体.

答案

设单摆的摆长为L,地球的质量为M,则据万有引力定律可得地面的重力加速度和高度为h时的重力加速度分别为:

g=G

M
R2
,gh=G
M
(R+h)2

据单摆的周期公式可知T0=2π

L
g
,T=2π
L
gh

由以上各式可求得 h=(

T
T0
-1)R.

答:气球离海平面的高度h的大小为(

T
T0
-1)R.

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