Ens proposem calcular la massa i la densitat aproximada de Júpiter a partir del seu radi i dels moviments dels seus quatre satèl·lits més grans. Abans, caldrà determinar els radis de les òrbites i els períodes de revolució al voltant de Júpiter d'aquests satèl·lits.

Necessitarem:


Sabem que el radi real de Júpiter és de 71.000 Km, d'on deduïm:
 
R = radi real de l'òrbita del satèl·lit (Km).

ro = radi de l'òrbita del satèl·lit en la fotografia (mm).
rj = radi de Júpiter en la fotografia (mm).

Radi orbita

Repetirem aquest procés per cada satèl·lit i posarem els valors en una taula.
 
Radi de l'òrbita (Km)
Io 422000
Europa 671000
Ganímedes 1070000
Calixto 1883000


Ara calcularem el període de cada satèl·lit, per la qual cosa necessitem saber quant de temps ha transcorregut entre la primera fotografia i la segona a partir de l'angle entre les dues posicions:
a = angle recorregut (graus).
R = radi de l'òrbita (mm).
r = distància del satèl·lit a Júpiter en la 2a fotografia (mm).
Fórmula angle Angle central

Ja podem calcular el període de cada satèl·lit:
P = període de cada satèl·lit (dies).
T = temps entre una posició i l'altra (dies).
a = angle recorregut (graus).
Periode satel·lits
Període (dies)
Io 1.769138
Europa 3.551181
Ganímedes 7.154523
Calixto 16.689018


La força centrífuga (Fc) és contrarestada per la força d'atracció (Fa) entre el satèl·lit i Júpiter. Buscarem per separat la formula per calcular la força centrífuga i la força d'atracció entre ells, i les igualarem:
 
Forces
Força centrifuga Força atracció

Igualem:


Igualem

Simplifiquem:


Simplificació

i obtenim el resultat en Kg.

Per poder fer servir aquestes formules hem de passar totes les dades que tenim al Sistema Internacional.

(Us aconsellem que feu servir la calculadora del Windows ja que accepta fins a 32 dígits)



 
Resultats
Satèl·lit Massa per cada satèl·lit (Kg)
Io 1903795731585078657890401244,48904
Europa 1899452167632503176247859750,64044
Ganímedes 1897563781998099658856544500,64465
Calixto 1900622261555015087191357197,93976

I prenem la mitjana como valor aproximat més probable:


Antoni Jové

2n Batxillerat.
IES Manuel de Pedrolo
Àrea d'astronomia
Professor: Josep M. Bosch