人造地球卫星的加速度、速度、角速度、周期跟轨道半径的关系

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/04 03:46:39
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a=F/m=(GMm/r^2)/m=v^2/r
∵F=mv^2/r ∴v=sqrt(fr/m)=sqrt(GM/r)
ω=2π/T=v/r
其中是加速度,r是轨道半径,M是地球质量,m是卫星质量,G是常数,ω是角速度,T是周期。

卫星围绕地球转动,万有引力提供向心力:GMm/r²=mv²/r=m(2πr/T)²/r=4π²r/T²。

由GMm/r²=mv²/r知:v²∝1/r,即轨道半径越大,速度越小。

而GMm/r²=4π²r/T²知:T²∝r³,也就是说半径越大,周期越大。

这两点可以有太阳系里的行星证明,地球距离太阳比水星距离太阳远,即轨道半径比水星大,所以,地球的公转周期比水星长,地球公转一圈365.256天,水星公转一圈则只有87.969天。

另外,讨论加速度的时候,向心加速度不必要说,这个径向加速度a=v²/r=GM/r²,这是和中心天体的质量有关的量,除此之外,半径越大,加速度越小;这个其实很好理解,一个物体在两个圈圈上转动,如果速度一样的话,在单位时间内,在半径小的那个圈圈上转动的物体转过的角度肯定要大一些!

至于切向加速度,这要就合索莫非椭圆轨道来讨论,不过,在分析速度的时候我们也得到了一个“v²∝1/r,即轨道半径越大,速度越小。”的关系,在一个椭圆轨道上运动的天体,比如地球轨道,太阳就在地球轨道的一个焦点上(数学上学了圆锥曲线——椭圆方程之后你就懂了。),反正你自己也可以看到,在椭圆轨道上运动的天体,它到中央天体的距离不是一个恒定量,以地球为例,当地球从远日点向近日点运动的时候,日地距离减小,速度增大,反之亦然;这个速度增大量就是切向加速度引起的……

我知道同步卫星的是定值你要牢记 还有半径小的速度大 周期小角速度大 半径大的反之