(1)已知地球质量为M,引力常量为G,在地心-恒星坐标系中,地球自转周期为T.求同步卫星离地心的距离.(2)已知地球半径为R,在地心-恒星坐标系中,地球自转周期为T,贴近地球运

◎ 题目

(1)已知地球质量为M,引力常量为G,在地心-恒星坐标系中,地球自转周期为T.求同步卫星离地心的距离.
(2)已知地球半径为R,在地心-恒星坐标系中,地球自转周期为T,贴近地球运行的卫星的周期为T0.求同步卫星离地心的距离.
(3)已知地球半径为R,地面附近引力场强度约等于地面附近重力加速度g,在地心-恒星坐标系中地球自转周期为T.求同步卫星离地心的距离.

◎ 答案

地球对同步卫星的万有引力提供同步卫星绕地球做圆周运的向心力,
设同步卫星离地心的距离为r,同步卫星的质量为m,
同步卫星绕地球做运转运动的周期等于地球自转周期T;
(1)由牛顿第二定律得:G
Mm
r2
=m(
T
)2
r,解得:r=
3
GMT2
4π2


(2)由牛顿第二定律得:
对同步卫星:G
Mm
r2
=m(
T
)2
r,
对贴近地球运行的卫星:G
Mm′
R2
=m′(
T0
)2
R,
解得:r=
3
T2
T20

R;
(3)由牛顿第二定律得:G
Mm
r2
=m(
T
)2
r,
在地球表面的物体受到的重力等于地球对它的万有引力,
即:G
Mm′
R2
=m′g,
解得:r=
3
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gR2T2
4π2
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