神舟五号载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道.已知地球半径为R,地面处的重力加速度为g.试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期T的
问题描述:
神舟五号载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道.已知地球半径为R,地面处的重力加速度为g.试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期T的公式(用h、R、g表示).
答
设地球质量为M,飞船质量为m,速度为v,地球的半径为R,神舟五号飞船圆轨道的半径为r,飞船轨道距地面的高度为h,则据题意有:
r=R+h
因为在地面重力和万有引力相等,则有
g=
即:GM=gR2GM R2
飞船在轨道上飞行时,万有引力提供向心力有:G
=mMm r2
r4π2
T2
得:T=2π
=2π
r3 GM
=2π
(R+h)3
GM
(R+h)3
R2g
答:飞船在上述圆轨道上运行的周期T为2π
.
(R+h)3
R2g