如图所示:从地球上发射一个卫星 起初按照β轨道运行,在A点第一次加速(反冲)(加速时间忽略),并沿着椭圆轨道δ运动.运动
来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/08/15 17:29:07
如图所示:从地球上发射一个卫星 起初按照β轨道运行,在A点第一次加速(反冲)(加速时间忽略),并沿着椭圆轨道δ运动.运动到B点时,把此时的向心加速度记为a1.人造卫星又运动一周后回到B点,第二次加速(加速时间忽略),并沿着α轨道运动(圆轨道),运动一周后再次回到B点时,把此时的向心加速度记为a2.
请问a1与a2是否相等?请给出证明过程
最好说明一下椭圆运动的向心加速度 a=v^2/ρ 。
因为椭圆轨道速度小 但曲率半径也小 从这个角度看 是否有相等的可能?
![](http://img.wesiedu.com/upload/9/2a/92a0405adaa815eb421f32ed46c82ac6.jpg)
请问a1与a2是否相等?请给出证明过程
最好说明一下椭圆运动的向心加速度 a=v^2/ρ 。
因为椭圆轨道速度小 但曲率半径也小 从这个角度看 是否有相等的可能?
![](http://img.wesiedu.com/upload/9/2a/92a0405adaa815eb421f32ed46c82ac6.jpg)
![如图所示:从地球上发射一个卫星 起初按照β轨道运行,在A点第一次加速(反冲)(加速时间忽略),并沿着椭圆轨道δ运动.运动](/uploads/image/z/15275421-45-1.jpg?t=%E5%A6%82%E5%9B%BE%E6%89%80%E7%A4%BA%EF%BC%9A%E4%BB%8E%E5%9C%B0%E7%90%83%E4%B8%8A%E5%8F%91%E5%B0%84%E4%B8%80%E4%B8%AA%E5%8D%AB%E6%98%9F+%E8%B5%B7%E5%88%9D%E6%8C%89%E7%85%A7%CE%B2%E8%BD%A8%E9%81%93%E8%BF%90%E8%A1%8C%2C%E5%9C%A8A%E7%82%B9%E7%AC%AC%E4%B8%80%E6%AC%A1%E5%8A%A0%E9%80%9F%EF%BC%88%E5%8F%8D%E5%86%B2%EF%BC%89%EF%BC%88%E5%8A%A0%E9%80%9F%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%BF%BD%E7%95%A5%EF%BC%89%2C%E5%B9%B6%E6%B2%BF%E7%9D%80%E6%A4%AD%E5%9C%86%E8%BD%A8%E9%81%93%CE%B4%E8%BF%90%E5%8A%A8.%E8%BF%90%E5%8A%A8)
下面我就本问题所含的物理规律都表示出来.(假定r1<r2)
OA=r1,OB=r2
开普勒第一定律:卫星轨道是椭圆,并且地球在焦点.
椭圆半长轴a=(r1+r2)/2
短轴长b^2=[(r1+r2)/2]^2-[(r1-r2)/2]^2=r1r2
椭圆面积:pi ab
开普勒第二定律:卫星单位时间内扫过的面积相等.这个实际就是角动量守恒:记p=v1r1=v2r2
单位时间扫过的面积为:1/2vr.
开普勒第三定律:轨道长轴的三次方和周期的平方之比为常数.我们可以结合前两定律和能量守恒得出该比例常数(当然我们也可把它当成定律直接求解圆形轨道得到).
能量守恒:E=1/2mv1^2-GMm/r1=1/2mv2^2-GMm/r2
p^2(1/r1^2-1/r2^2)=2GM(1/r1-1/r2)
p^2(1/r1+1/r2)=2GM
p^2 a=GMr1r2
由开普勒第一、二定律周期为:T=pi ab/(1/2rv)
故T^2=pi^2 a^2 r1r2/(1/4p^2)
=4pi^2 a^3/(GM)
故 a^3/T^2=GM/(4 pi^2),这就是比例常数.
从圆形轨道直接计算:
GMm/R^2=mR(2 pi/T)^2
a^3/T^2=GM/(4 pi^2),从特例也得出比例常数.
下面具体看受力状态:
万有引力的大小分别为
F1=GMm/r1^2
F2=GMm/r2^2
如果你指的向心加速度环绕半径指的是到地心距离.
向心加速度分别为a1,a2,则
mb1=mv1^2/r1=mp^2/r1^3=2GMm r2 / (r1+r2) / r1^2>F1,万有引力不足以提供向心力,故在该点轨道半径会变大;
ma1=mp^2/r2^3=2GMm r1 / (r1+r2) / r2^2<F2,万有引力大于向心力,故该点轨道半径会减小.
同时b1:a1=r2^3:r1^3.
第二次加速后是圆轨道,万有引力刚好提供向心力.ma2=F2=GMm/r2^2
a1<a2,且a1:a2=2r1/(r1+r2)
关于椭圆上一点的曲率半径问题,该问题涉及到大学里的微分.可以证明B点的曲率半径就是半长轴.具体证明如下:(需要用到微分)
椭圆方程x^2/a^2+y^2/b^2=1 故xb^2+yy'a^2=0
曲率半径定义为:R=ds/dθ,也就是说弧长变换无限小切方向角度变化之比值.
θ=arctan(x/y)
ds=(1+y'^2)^0.5dx dθ=(x/y)'/[1+(x/y)^2]dx
故R=[1+(x/y)^2][1+y'^2)^0.5]/ (x/y)'
=y^2[1+(x/y)^2[1+(x/y b^2/a^2)^2)^0.5]/(-xx/y b^2/a^2+xy)
=(x^2+y^2)[y^2 a^4+x^2 b^4]^0.5/(x^2b^2+y^2a^2)
把B点坐标(a,0)代入为
R=a^2ab^2/a^2b^2=a
也就是说B点的曲率半径正好就是半长轴.
如果你指的向心加速度是v^2/ρ,ρ是曲率半径.这其实就是指物体的径向受力,在本问题中在B点万有引力在切向没有分量,自然就说万有引力完全提供向心力.
如果点不在椭圆的两轴上,受力和运动方向不垂直,则有切向加速度.而万有引力在与速度方向垂直的方向上的分量提供向心力,可以通过这一结论求解曲率半径而无需从上面定义出发.
OA=r1,OB=r2
开普勒第一定律:卫星轨道是椭圆,并且地球在焦点.
椭圆半长轴a=(r1+r2)/2
短轴长b^2=[(r1+r2)/2]^2-[(r1-r2)/2]^2=r1r2
椭圆面积:pi ab
开普勒第二定律:卫星单位时间内扫过的面积相等.这个实际就是角动量守恒:记p=v1r1=v2r2
单位时间扫过的面积为:1/2vr.
开普勒第三定律:轨道长轴的三次方和周期的平方之比为常数.我们可以结合前两定律和能量守恒得出该比例常数(当然我们也可把它当成定律直接求解圆形轨道得到).
能量守恒:E=1/2mv1^2-GMm/r1=1/2mv2^2-GMm/r2
p^2(1/r1^2-1/r2^2)=2GM(1/r1-1/r2)
p^2(1/r1+1/r2)=2GM
p^2 a=GMr1r2
由开普勒第一、二定律周期为:T=pi ab/(1/2rv)
故T^2=pi^2 a^2 r1r2/(1/4p^2)
=4pi^2 a^3/(GM)
故 a^3/T^2=GM/(4 pi^2),这就是比例常数.
从圆形轨道直接计算:
GMm/R^2=mR(2 pi/T)^2
a^3/T^2=GM/(4 pi^2),从特例也得出比例常数.
下面具体看受力状态:
万有引力的大小分别为
F1=GMm/r1^2
F2=GMm/r2^2
如果你指的向心加速度环绕半径指的是到地心距离.
向心加速度分别为a1,a2,则
mb1=mv1^2/r1=mp^2/r1^3=2GMm r2 / (r1+r2) / r1^2>F1,万有引力不足以提供向心力,故在该点轨道半径会变大;
ma1=mp^2/r2^3=2GMm r1 / (r1+r2) / r2^2<F2,万有引力大于向心力,故该点轨道半径会减小.
同时b1:a1=r2^3:r1^3.
第二次加速后是圆轨道,万有引力刚好提供向心力.ma2=F2=GMm/r2^2
a1<a2,且a1:a2=2r1/(r1+r2)
关于椭圆上一点的曲率半径问题,该问题涉及到大学里的微分.可以证明B点的曲率半径就是半长轴.具体证明如下:(需要用到微分)
椭圆方程x^2/a^2+y^2/b^2=1 故xb^2+yy'a^2=0
曲率半径定义为:R=ds/dθ,也就是说弧长变换无限小切方向角度变化之比值.
θ=arctan(x/y)
ds=(1+y'^2)^0.5dx dθ=(x/y)'/[1+(x/y)^2]dx
故R=[1+(x/y)^2][1+y'^2)^0.5]/ (x/y)'
=y^2[1+(x/y)^2[1+(x/y b^2/a^2)^2)^0.5]/(-xx/y b^2/a^2+xy)
=(x^2+y^2)[y^2 a^4+x^2 b^4]^0.5/(x^2b^2+y^2a^2)
把B点坐标(a,0)代入为
R=a^2ab^2/a^2b^2=a
也就是说B点的曲率半径正好就是半长轴.
如果你指的向心加速度是v^2/ρ,ρ是曲率半径.这其实就是指物体的径向受力,在本问题中在B点万有引力在切向没有分量,自然就说万有引力完全提供向心力.
如果点不在椭圆的两轴上,受力和运动方向不垂直,则有切向加速度.而万有引力在与速度方向垂直的方向上的分量提供向心力,可以通过这一结论求解曲率半径而无需从上面定义出发.
关于万有引力做功问题发射一人造卫星,做半径为r1的匀速圆周运动,在A点发动机加速使卫星偏离轨道A点沿着椭圆轨道离心运动,
卫星运动轨道问题为何卫星在椭圆轨道上加速就能进入圆轨道运行?最好你的解释在高中物理知识范之内.谢谢
发射同步卫星时,先发射到近圆轨道A上,再在一点点火加速(近地点)使卫星饶椭圆轨道B运动,再在远地点点火使其进入同步圆轨道
(2009•南通模拟)我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,通过加速再进入椭圆“过渡轨道”,
(2008•盐城模拟)我国发射的“嫦娥一号”卫星发射后首先进入绕地球运行的“停泊轨道”,通过加速再进入椭圆“过渡轨道”,
卫星由圆轨道进入椭圆轨道需要加速,P为两轨道切点卫星加速时燃料的化学能会转化为内能当卫星在两轨道上正常运行时,其经过P点
2、(2012北京高考卷).关于环绕地球卫星的运动,下列说法正确的是 A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行
太空人造地球卫星都是绕地球沿着椭圆轨道运动的,地球求新为椭圆的一个焦点.在卫星运动中
如图所示,从地球表面发射一颗卫星,先让其进入椭圆轨道I运动,A、B分别为椭圆轨道的近地点和远地点,卫星在远地点B变轨后,
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卫星在椭圆轨道上运行的时候是不是先加速再减速 在椭圆轨道上稳定运行的时候速度大小是不是不断变化的
人造地球卫星,绕地球作椭圆轨道运动,地球在椭圆的一个焦点上,则卫星的