问题 计算题

已知地球半径为R,一只静止在赤道上空的热气球(不计气球离地高度)绕地心运动的角速度为ω0,在距地面h高处圆形轨道上有一颗人造地球卫星,设地球质量为M,热气球的质量为m ,人造地球卫星的质量为m1 ,根据上述条件,有一位同学列出了以下两条式子:

对热气球有:GmM/R 2=mω02R

对人造卫星有:Gm1M/(R+h)2=m1ω2(R+h)

进而求出了人造地球卫星绕地球运行的角速度ω。

你认为该同学的解法是否正确?若认为正确,请求出结果;若认为错误,请补充一个条件后,再求出ω。

答案

解:第一个等式(对热气球)不正确。

因为热气球不同于人造卫星,热气球静止在空中是因为浮力与重力平衡,它绕地心运动的角速度应等于地球自转角速度。

第一种解法:若补充地球表面的重力加速度g,可以认为热气球受到的万有引力近似等于其重力,

则有G

与第二个等式联列可得:ω=

第二种解法:若利用同步卫星的离地高度H有:G

与第二个等式联到可得:ω=

第三种解法:若利用第一宇宙速度v1,有G

与第二个等式联列可得:ω=

此外若利用近地卫星运行的角速度也可求出ω来。

单项选择题
单项选择题