物理 万有引力

bdqnwqk7个月前问题8

“同步卫星”是相对地球表面静止的稳定运行的人造卫星,其运动周期和角速度与“赤道上物体”自转运动一样都等于地球自转周期和角速度。但两者的本质区别仍是向心力不同:“同步卫星”受到的万有引力全部提供其向心力,因此其处于完全失重状态。而“赤道上物体”所需的向心力不到其所受万有引力的0.4%。 解析 由题设条件可知,题中涉及的研究对象为同步卫星、赤道上物体和近地卫星,其中同步卫星与赤道上物体的角速度相等(都等于地球自转的角速度),赤道上物体与近地卫星的半径相同(都等于地球半径R)。 对同步卫星与赤道上物体由向心加速度的公式可得 a1/a2=wwr/wwR=r/R(ww是w的二次方) 因为同步卫星与近地卫星都在各自的轨道上做匀速圆周运动,所以由牛顿第二定律可知,同步卫星在运行时满足 GMm/rr=mv1v1/r 近地卫星在运行时满足 GMm/RR=mv1v1/R 由以上两式可得 v1/v2=根号下R/r

万有引力计算的公式

万有引力计算公式:F=GMm/(R^2)
在中点时:物体受到引力为
F1=2G(m^2)/((R/2)^2)
不在中点时,设它离两个星体的距离分别为a,b,则有
F2=G(m^2)/(a^2)+G(m^2)/(b^2),而且有
a+b=R
经过简单的化简,比较F1与F2大小的问题就变为:
比较
8/(a+b)^2

1/(a^2)+1/(b^2)
的大小.
其中,
根据均值不等式,很容易得到
8/(a+b)^2=2/根号(a^2)(b^2))=2/(ab)>=8/(a+b)^2
只有当a=b时取等号,就是它在两星体中间时才有F1=F2
当ab时,总有
F2>F1
它受到的万有引力变大了.,它越接近其中的一个星体,受到的引力就越大,这是定性的结论.