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=[GM/(R+h)]½。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:
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高度(km) |
0 |
300 |
500 |
1000 |
3000 |
5000 |
35900(同步轨道) |
38000(月球轨道) |
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环绕速度(km/s) |
7.91 |
7 .73 |
7. 62 |
7.36 |
6.53 |
5.29 |
2.77 |
0.97 |
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周期(分) |
84.4 |
90 .5 |
94.5 |
105 |
150 |
210 |
23小时56分 |
28天 |
3..离心现象
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(1)离心运动的概念:做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动称作为离心运动.
注意:离心运动的原因是合力突然消失,或不足以提供向心力,而不是物体又受到什么“离心力”.
(2)离心运动的条件:提供给物体做圆周运动的向心力不足或消失。F获<F需
离心运动的两种情况:
①当产生向心力的合外力突然消失,物体便沿所在位置的切线方向飞出。
②当产生向心力的合外力不完全消失,而只是小于所需要的向心力,物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动,远离圆心而去。
设质点的质量为m,做圆周运动的半径为r,角速度为ω,线角速度为
,向心力为F,如图所示
F=0 (离心运动)
![]()
O
F<mω2r F= mω2r
(离心运动)
(3)对离心运动的理解:
当F=mω2r或
时,物体做匀速圆周运动。
当F = 0时,物体沿切线方向飞出做直线运动。 (离心运动)
当F<mω2r或
时,物体逐渐远离圆心运动。 (离心运动)
当F>mω2r或
时,物体逐渐靠近圆心的向心运动。
若所受的合外力F大于所需的向心力时,物体就会做越来越靠近圆心的“近心”运动,人造卫星或飞船返回过程就有一阶段是做“近心”运动。
(4)离心现象的本质分析 离心现象的本质--物体惯性的表现。
分析:做匀速圆周运动的物体,由于本身有惯性,总是沿着切线方向运动,只是由于向心力作用,使它不能沿切线方向飞出,而被限制着沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失,物体由于本身的惯性,将沿着切线方向运动,这也是牛顿第一定律的必然结果。如果提供向心力的合外力减小,使它不足以将物体限制在圆周上,物体将做半径变大的圆周运动。此时,物体逐渐远离圆心,但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大 。