Ciocnirea unui meteorit cu Pământul
Dinamica cerească
Activități
Acum 65 de milioane de ani Pământul s-a schimbat brusc, au dispărut multe specii, plante, animale terestre și marine și mai presus de toate, marii dinozauri. Cu toate acestea, micile mamifere au supraviețuit. Posibila cauză a unui astfel de dezastru ar fi coliziunea unui meteorit mare în peninsula Yucatan (Mexic) ale cărui caracteristici au fost estimate ca:
diametru de la 10 la 14 km,
densitate de 1300-3400 kg/m 3
viteza de 20-25 km/s
Pământul descrie o orbită aproape circulară de excentricitate ε= 0,0167. Calculele arată că un impact de această magnitudine nu este suficient pentru a modifica excentricitatea orbitei Pământului. Pe această pagină, este descrisă o situație ipotetică de coliziune între un meteorit și Pământ.
Ciocnirea unui meteorit cu Pământul imobil
În primul rând, vom rezolva o problemă simplă care este pusă în mod obișnuit la un curs de fizică generală:
Să presupunem că masa Pământului M și radio R nemișcat în spațiu, un meteorit masiv Domnul. Decide
Viteză v de la meteorit chiar înainte de impact.
Viteză V a mulțimii după coliziunea inelastică dintre Pământ și meteorit.
Pentru a rezolva problema vom presupune că masa m a meteoritului este mică comparativ cu masa M a Pământului, adică forța de atracție a meteoritului pe Pământ nu provoacă o mișcare apreciabilă a acestui.
Forța de atracție este conservatoare, astfel încât energia totală a meteoritului rămâne constantă.
Datele sunt v0 Da r0 iar necunoscutul este viteza v meteoritului chiar înainte de coliziunea cu Pământul.
Pământul și meteoritul formează un sistem izolat, aplicând principiul conservării impulsului liniar,
obținem viteza setului Pământ-meteorit după coliziune și partea de energie cinetică a meteoritului care a fost transformată în energie internă a setului.
Un meteorit din m= 2 · 10 7 kg de masă este direcționată din spațiul cosmic spre Pământ. Viteza ta la o distanță de r0= 3,8 · 10 7 m de centrul Pământului este v0= 30 km/s. Calculati:
Viteza cu care ajunge la suprafața Pământului (se presupune că Pământul este staționar înainte de coliziune)
Viteza ansamblului Pământ-meteorit după coliziune
Energia cinetică a meteoritului s-a transformat în energie internă a sistemului.
Masa Pământului, M= 5,98 · 10 24 kg
Raza pământului, R= 6,37 · 10 6 m
Constant, G= 6,67 10 -11 Nm 2/kg 2
Viteza cu care meteoritul ajunge la suprafața Pământului, v= 31689,7 m/s, iar energia sa cinetică este Ek= 1,0 10 16 J
Setați viteza după coliziune, V= 1,06 10-13 m/s
Energia cinetică transformată în energie internă este Î= 1,0 10 16 J.
Practic toată energia cinetică a meteoritului este transformată în energie internă, centrul de masă al Pământului este greu afectat de coliziune, viteza acestuia nu se schimbă apreciabil.
Meteoritul se ciocnește cu Pământul pe orbită circulară în jurul Soarelui
Orbita circulară a Pământului
Vom presupune că Pământul descrie o orbită circulară de rază R= 1,49 · 10 11 m în jurul Soarelui. Aplicând ecuația dinamicii mișcării circulare uniforme, obținem viteza constantă Vt a Pământului în mișcarea sa de translație în jurul Soarelui.
Datele necesare sunt:
Raza orbitei circulare a Pământului, R= 1,49 10 11 m.
Masa Soarelui Domnișoară= 1,98 10 30 kg
Rezultatul este Vt= 29771,6 m/s