题目内容
【题目】科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换。
(1)设一颗正在运行的地球同步卫星,其质量为m,离地面高度为h,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,试求人造地球卫星的周期T。
(2)已知地球自转角速度为ω,地球半径为R。设质量为m物体在南极所受到的支持力为mg,物体在赤道基站水平面上静止时所受到的支持力为F1,当电梯仓停在距地面高度h=4R的站点时。仓内质量m人对水平地板的压力大小为F2,则F1与F2之比为多少?
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)根据万有引力与牛顿第二定律有
在表面: ①
对同步卫星在同步轨道上: ②
而r=R+h ③
联立解得: ④
(2)根据万有引力与牛顿第二定律有
在南极: ⑤
在赤道基站: ⑥
在h=4R的站点: ⑦
联立解得:
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