科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空,假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行
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:2024/07/15 23:10:28
科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空,假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行
1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空,使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大进展.假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行.已知地球半径为6.4106m,利用地球同步卫星与地球表面距离为3.6107m.这一事实可得到哈勃望远镜绕地运行的周期,以下数据中最接近其运行周期的是
A.0.6小时 B.1.6小时 C.4.0小时 D.24小时
求详细点的解释
1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空,使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大进展.假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行.已知地球半径为6.4106m,利用地球同步卫星与地球表面距离为3.6107m.这一事实可得到哈勃望远镜绕地运行的周期,以下数据中最接近其运行周期的是
A.0.6小时 B.1.6小时 C.4.0小时 D.24小时
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首先你的数据不正确,地球的半径是6348km,即使按照你的数据,也应该按照6410km来计算,地球同步卫星与地球表面距离是35860km,按照你这里数据应该是36107km.
卫星在轨道上的运动是对于地球的圆周运动,真正的运动轨道半径应该是卫星离地面的高度+地球半径.
在这里我们设地球同步卫星轨道半径(即包含地球半径)为R1,设哈勃的轨道半径(也包含地球半径)为R2,同步卫星的运动周期为T1(其实就是24小时左右,只不过这样比较好运算解释),哈勃为T2(我们需要知道的问题),由于运动周期T=2π/ω,这个你可以找到的应该知道什么意思吧?ω(哦米噶)是角速度.那么T1/T2=ω2/ω1.
然后我们再看另一个重要公式引力公式得到的比例式,由于引力与俩个物体的质量乘积成正比,与俩个物体之间距离的平方成反比(这个距离指的是俩个质心的距离),所以对于同一个质量为m的物体来说在地球同步卫星轨道上时候引力F1与在哈勃的轨道上时候的引力F2的比是m*M/(R1)2比m*M/(R2)2 消去相等的质量,也就是F1/F2=(R2)2/(R1) 2 .
而另一方面,引力F=mrω2 ,所以F1/F2=R1*(ω1)2/R2*(ω2)2 ,所以
(R2)2/(R1) 2 = R1*(ω1)2/R2*(ω2)2 ,也就是(ω1)2/(ω2)2 =(R2)3/(R1)3 .
又根据刚才得到的T1/T2=ω2/ω1,所以T1/T2=ω2/ω1=√(R1)3/√(R2)3 ,又已知R1=36107+6410=42517,R2=6410+600=7010,所以最后可得T1/T2=15,也就是说哈勃的运动周期是地球同步卫星的15分之1,也就是1.6小时
卫星在轨道上的运动是对于地球的圆周运动,真正的运动轨道半径应该是卫星离地面的高度+地球半径.
在这里我们设地球同步卫星轨道半径(即包含地球半径)为R1,设哈勃的轨道半径(也包含地球半径)为R2,同步卫星的运动周期为T1(其实就是24小时左右,只不过这样比较好运算解释),哈勃为T2(我们需要知道的问题),由于运动周期T=2π/ω,这个你可以找到的应该知道什么意思吧?ω(哦米噶)是角速度.那么T1/T2=ω2/ω1.
然后我们再看另一个重要公式引力公式得到的比例式,由于引力与俩个物体的质量乘积成正比,与俩个物体之间距离的平方成反比(这个距离指的是俩个质心的距离),所以对于同一个质量为m的物体来说在地球同步卫星轨道上时候引力F1与在哈勃的轨道上时候的引力F2的比是m*M/(R1)2比m*M/(R2)2 消去相等的质量,也就是F1/F2=(R2)2/(R1) 2 .
而另一方面,引力F=mrω2 ,所以F1/F2=R1*(ω1)2/R2*(ω2)2 ,所以
(R2)2/(R1) 2 = R1*(ω1)2/R2*(ω2)2 ,也就是(ω1)2/(ω2)2 =(R2)3/(R1)3 .
又根据刚才得到的T1/T2=ω2/ω1,所以T1/T2=ω2/ω1=√(R1)3/√(R2)3 ,又已知R1=36107+6410=42517,R2=6410+600=7010,所以最后可得T1/T2=15,也就是说哈勃的运动周期是地球同步卫星的15分之1,也就是1.6小时
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