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关于发射人造卫星(考虑地球自转的情况下)

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/11/07 14:39:13
关于发射人造卫星(考虑地球自转的情况下)
地球的半径为R,自转的角速度为ω,地表重力加速度为g.现在要发射一颗质量为m的人造卫星.请你担当该项目的工程师,计算有关发射该卫星的重要数据.(提供信息:以地面为零势能参考面,物体所具有重力势能的数学表达式为Ep=GmM[(1/R)-1/(R+h)],其中h是物体距离地面的高度.)
(1)计算在什么位置,卫星的机械能最小.
(2)在考虑地球自转的情况下,要完成发射任务,我们给卫星的最小发射能量是多少?(注意:Ep,M,h不作为已知量)
第一问,你想想机械能是要有其他能量转化的(火箭么,当然是燃料的化学能转化了).自然没得转化时机械能最大了.火箭不再喷燃料了自然是已经送入预定轨道了.所以自然是在轨道上机械能最大.
第二问,由于卫星在地面高度时Ep=0(根据你的式子得出的,可惜的是卫星没发射前的机械能只好为负了.).所以最省能量的方法是平射(贴着地皮h=0).用需要达到的速度但是这里遇到一个问题,你不知道地球总质量,你怎么能知道卫星要飞多快才能绕着地球飞呢?(地球质量能影响轨道速度v^2=GM/R)所以这道题未知量不应该是M.这样就可以知道卫星要达到的速度.而根据地球自转可以算出卫星发射前的速度.由于速度差越小,需要的能量越小,所以我们要保持发射方向与地球自转方向相同(向着东方开炮).
得出的式子是:
E=m/2[GM/R-(ωR)^2]