如图所示,A是地球的同步卫星。另一卫星 B的圆形轨道位于赤道平面 内,离地面高度为 h。已知地球半径为 R,地球自转角速度为 o ,地球表面的重力 加速度为 g,O为地球中心。
(1)求卫星 B的运行周期。
(2)如卫星 B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻 A、B两卫 星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时 间,他们再一次相距最近?
解:(Ⅰ)由万有引力定律和向心力公式得
……………………①
………………………………………………②
联立①②得
…………………………………③
(2)由题意得
…………………………………………④
由③得
…………………………………………⑤
代入④得
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。以地球的质量的计算为例
①若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r,根据: ,得:
;
②若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r,根据: ,得:
;
③若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T,根据: 和
,得:
;
④若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g,根据: ,得:
——此式通常被称为黄金代换式。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
天体球体积:V=;天体密度:
(由
,
,
,r指球体半径,R指轨道半径,当R=r时,
)。
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