题目内容
某球形天体的密度为ρ0,引力常量为G.
(1)证明对环绕密度相同的球形天体表面运行的卫星,运动周期与天体的大小无关.(球的体积公式为
,其中R为球半径)
(2)若球形天体的半径为R,自转的角速度为
,表面周围空间充满厚度
(小于同步卫星距天体表面的高度)、密度ρ=
的均匀介质,试求同步卫星距天体表面的高度.
解析:(1)设环绕其表面运行卫星的质量为m,运动周期为T,球形天体半径
为R,天体质量为M,由牛顿第二定律有
① (2分)
而
② (1分)
由①②式解得
,可见T与R无关,为一常量. (1分)
(2)设该天体的同步卫星距天体中心的距离为r,同步卫星的的质量为m0,则有
③ (2分)
而
④ (2分)
由②③④式解得
(1分)
则该天体的同步卫星距表面的高度
(1分)
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