向心力.
mgm
v12.当r>>h时.gh≈grh
所以v1=gr7.9×103ms
第一宇宙速度是在地面附近h<<r,卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度.
四、两种最常见的卫星⑴近地卫星。近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R,由式②可得其线速度大小为v179×103ms;由式③可得其周期为T506×103s84mi
。由②、③式可知,它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km,线速度约76kms,周期约90mi
。⑵同步卫星。“同步”的含义就是和地球保持相对静止,所以其周期等于地球自转周期,即T24h。由式G
mM
rh2
m
v24π2m2(rh)可得,同步卫星离地面高度为rhT
h=3
GMT24π2
-r=358×107m即其
轨道半径是唯一确定的离地面的高度h36×104km,而且该轨道必须在地球赤道的正上方,运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向东。如果仅与地球自转周期相同而不定点于赤道上空,该卫星就不能与地面保持相对静止。因为卫星轨道所在平面必然和地球绕日公转轨道平面重合,同步卫星的线速度v
GM307×103msrh
通讯卫星可以实现全球的电视转播,从图可知,如果能发射三颗相对地面静止的卫星(即同步卫星)
f并相互联网,即可覆盖全球的每个角落。由于通讯卫星都必须位于赤道上空36×107m处,各卫星之间又不能相距太近,所以,通讯卫星的总数是有限的。设想在赤道所在平面内,以地球中心为圆心隔50放置一颗通讯卫星,全球通讯卫星的总数应为72个。五了解不同高度的卫星飞行速度及周期的数据卫星飞行速度及周期仅由距地高度决定与质量无关。设卫星距地面高度为h,地球半径为R,地球质量为M,卫星飞行速度为v,则由万有引力充当向心力可得v。知道了卫星距离地面的高度,就可确定卫星飞行时的速度大小。不同高度处人造地球卫星的环绕速度及周期见下表:高度km环绕速度kms周期(分)079184430077390550076294510007361053000653150500052921035900同步轨道)38000月球轨道)((27723小时56分09728天
六、卫星的超重和失重(1)卫星进入轨道前加速过程,卫星上物体超重.2卫星进入轨道后正常运转时,卫星上物体完全失重.七、人造天体在运动过程中的能量关系当人造天体具有较大的动能时,它将上升到较高的轨道运动,而在较高轨道上运动的人造天体却具有较小的动能。反之,如果人造天体在运动中动能减小,它的轨道半径将减小,在这一过程中,因引力对其做正功,r