物理竞赛大题宇航员从空间站上释放了一颗质量m=500kg的探测卫星,该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接,稳定时卫星始

物理竞赛大题
宇航员从空间站上释放了一颗质量m=500kg的探测卫星,该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接,稳定时卫星始终在空间站的下方,到空间站的距离l=20km.已知空间站的轨道为圆形,周期T=92min.(1)忽略卫星拉力对空间站轨道的影响,求卫星所受轻绳拉力的大小.(2)假设某一时刻卫星突然脱离轻绳,试计算此后卫星轨道的近地点到地面的高度、远地点到地面的高度和卫星运行周期.(取地球半径R=6400km,地球同步卫星到地面的高度为H=36000km,地球自转周期T=24小时.
connielv 1年前 已收到1个回答 举报

一切会有转机 春芽

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先由同步卫星求地球的定值G×M:
同步卫星角速度:ω0=(2π)/T
同步卫星的引力与离心力相等:GM/(R+h)?=ω0?(R+h)
解得:GM=4.03×10^14
再求卫星受到的拉力:
由飞船周期求系统角速度:ω1=(2π)/T1
由飞船的引力与离心力相等求半径:GM/r?=ω1?r
卫星的半径:d=r-L
卫星受到的拉力等于引力减去离心力:F=(GMm)/d?-mω1?d
解得:r=6.776×10^6,d=6.756×10^6,F=38.98
最后求椭圆轨道参数,刚断时卫星处于椭圆轨道的远地点上,故有:
远地点速度:v1=ω1×d
其中:d=a+c
由角动量守恒或开普勒最二定律,得远地点与近地点速度关系:v1(a+c)=v2(a-c)
同时卫星在这两点还应该满足机械能守恒:1/2m×v1?-(GMm)/(a+c)=1/2m×v2?-(GMm)/(a-c)
远地点高度:h1=a+c-R
近地点高度:h2=a-c-R
卫星周期由开普勒第三定律求得:/T2?=r?/T1?
解得:a=6.697×10^6,c=59124.5,v2=7827.23,h1=356146.,h2=237897.,T2=5423.6

1年前

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