街中で見かけて「グッときた人」の思い出

わかる方1問目を教えてください。
お願いします。
万有引力です。

「わかる方1問目を教えてください。 お願い」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 見にくかったので、すいません。

    「わかる方1問目を教えてください。 お願い」の補足画像1
      補足日時:2016/04/27 20:18

A 回答 (2件)

(1)ここでは「仕事」(力 × 距離)で求めるのでしょうね。


 地球中心からの距離 r における重力
  F = GMm/r²
を、Δrだけ持ち上げるのに必要は仕事は
  ΔW = (GMm/r²)Δr
 これをR~(R + h) で積分すると
  W = ∫[R~R+h](GMm/r²)dr
   = -[GMm/r][R~R+h]
   = -GMm/(R+h) + GMm/R
   = GMmh/[(R+h)*R]

 従って、
  ΔU = GMmh/[(R+h)*R]   (A)

(2)打ち上げた速さを v とすると、運動エネルギーは
   Ek = (1/2)mv²

 これが、最高地点での(A)の位置エネルギーに等しいのて、
   (1/2)mv2 = GMmh/[(R+h)*R]
 よって
   v = √2GMh/[(R+h)*R]

(3)上記(A)の式で、
  ΔU = GMmh/[(R+h)*R]
    = GMmh/[(1 + h/R)*R²]
    ≒ GMmh/R²     ← 1 >> h/R による

  よって
   GM = gR²
 を使えば
   ΔU ≒ mgh
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どこがわからん?


どこまでどのように解いた?
あまりに初歩的であなたにどんな説明をすれば良いのか分からない。
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