假設(shè)一顆人造地球衛(wèi)星,在離地面某高度處的圓形軌道上運動,已知衛(wèi)星質(zhì)量為m,地球半徑為R,衛(wèi)星離地面的高度約為0.25R,地球表面的重力加速度為g.請用物理量m、R、g表示出:
(1)衛(wèi)星所需要的向心力大小;
(2)衛(wèi)星繞地球運行的線速度大。
(1)設(shè)地球質(zhì)量為M,衛(wèi)星所需要的向心力大小為:F=G
Mm
r2
…①
在地球表面,有:G
Mm
R2
=mg…②
其中:r=R+0.25R=1.25R=
5
4
R…③
將②、③代入①式,解得:F=
16
25
mg
=0.64mg
(2)由萬有引力定律,有:G
Mm
r2
=m
v2
r
…④
由②、③、④式解得:v=
GM
r
=
gR
1.25

答:(1)衛(wèi)星所需要的向心力為0.64mg
(2)衛(wèi)星繞地球運行的線速度大小為
gR
1.25
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