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地心隧道是根据凡尔纳的《地心游记》所设想出的一条假想隧道,它是一条穿过地心的笔直隧道,如图所示。假设地球的半径为R,质量分布均匀,地球表面的重力加速度为g。已知均匀球壳对壳内物体引力为零。

(ⅰ)不计阻力,若将物体从隧道口静止释放,试证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动;

(ⅱ) 理论表明:做简谐运动的物体的周期T=2π ,其中,m为振子的质量,物体的回复力为F=-kx。求物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要的时间t (地球半径R = 6400km,地球表面的重力加速为g = 10m/ s2 )。

知识点
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