2019年4月20日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第44颗北斗导航卫星.这是北斗三号系统的首颗倾斜地球同步轨道卫星.卫星进入工作轨道并进行一系列在轨测试后,将与此前发射的18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星进行组网运行.已知中圆地球轨道卫星运行轨道距地面的高度为h,绕地球做匀速圆周运动的加速度为a,第44颗北斗导航卫星与地球同步轨道卫星轨道距地面的高度均为H,地球半径为R,求:
(1) 第44颗北斗导航卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大小;
(2) 地球自转周期.
(1)(2)
【解析】(1)设第44颗北斗卫星质量为m1,中圆地球轨道卫星m2,太阳质量为M,由万有引力定律、匀速圆周运动规律得:
第44颗北斗卫星
中圆地球轨道卫星
得:
(2)地球自转周期与同步卫星周期相同:
解得:
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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