问题 问答题

已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,一颗人造卫星在离地面高度h=3R处绕地球做匀速圆周运动,求:

(1)这颗卫星运动的线速度为多大;

(2)它绕地球运动的向心加速度为多大;

(3)质量为m的仪器放在卫星内的平台上,仪器的重力为多大?它对平台的压力有多大?

答案

(1)卫星近地运行时,重力等于万有引力G

Mm
R2
=mg

卫星离地面的高度为h=3R,有:

GMm
(h+R)2
=m
v22
h+R

由以上两式得:v2=

1
2
gR

(2)卫星离地面的高度为3R时,有:

G

Mm
(h+R)2
=ma

解得:a=

1
16
g

(3)在卫星内,仪器的重力等于地球对它的吸引力,则有:

G=ma=

1
16
mg

由于卫星内仪器所受重力完全用于提供做圆周运动的向心力,仪器处于完全失重状态,所以仪器对平台的压力为零.

答:(1)这颗卫星运动的线速度为

1
2
gR

(2)它绕地球运动的向心加速度为

1
16
g;

(3)质量为m的仪器放在卫星内的平台上,仪器的重力为

1
16
mg.它对平台的压力为0.

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