Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6 400km và lấy g = 10m/s2.
Hãy tính tốc độ và chu kì quay của vệ tinh.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Lực hấp dẫn giữa vệ tinh và Trái Đất đóng vai trò là lực hướng tâm, ta có: Fhd = Fht
(Bán kính quỹ đạo tròn của vệ tinh từ vệ tinh đến tâm Trái Đất: R + h)
Mặt khác:
(M là khối lượng trái đất)
Gọi m, M là khối lượng của vệ tinh và của Trái Đất. Khi vệ tinh bay ở độ cao h, lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh là:
chu kì quay của vệ tinh
V=2Rw <=> w = v/2R
=> T= 2ii .2R / v
= 14354,3s = 339 ph
Tốc độ góc và gia tốc hướng tâm của vệ tinh được tính theo các công thức
ω = 2 π /T = (2.3.14)/(88.60) ≈ 1.19. 10 - 3 (rad/s)
a h t = ω 2 (R + h) = 1 . 19 . 10 - 3 2 .6650. 10 3 = 9,42 m/ s 2
Khi vệ tinh bay quanh Trái Đất thì lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.
F h d = F h t ⇔ G m M r 2 = m v 2 r ⇒ v = G M r
Với: r = R + h = R + 7 9 R = 16 R 9
Nên: v = G M 16 R 9 = 3 4 G M R
Mặt khác: Gia tốc rơi tự do của vật ở mặt đất:
g = G M R 2 ⇒ G M = g R 2 v = g R 2 16 R 9 = 9 g R 16 = 9.10.6400000 16 = 6000 m / s
Ta có:
T = 2 π ω mà v = ω . r = ω . 16 R 9 → ω = 9 v 16 R
T = 2 π ω = 2 π 9 v 16 R = 32 π R 9 v = 32 π 6400000 9.6000 = 11914 , 8 s = 3 , 3 h
Vậy chu kì chuyển động của vệ tinh là: 3,3 giờ.
Đáp án: D
Chọn đáp án B
Lực hấp dẫn đóng vai trò là lực hướng tâm:
Fht = Fhd
Có:
→ v2 = gr
→ v = 11,2 km/s
Lực hấp dẫn đóng vai trò là lực hướng tâm.
\(F_{hd}=F_{ht}\)\(\Rightarrow G\cdot\dfrac{M\cdot m}{\left(R+R\right)^2}=\dfrac{mv^2}{R}\)
\(\Rightarrow v=\sqrt{\dfrac{G\cdot M}{2R}}\)
Mà gia tốc tại mặt đất:
\(g=\dfrac{GM}{R^2}=9,8\)m/s2\(\Rightarrow\dfrac{1}{4}mg=\dfrac{mv^2}{2R}\Rightarrow v=\sqrt{\dfrac{R\cdot g}{2}}=\sqrt{\dfrac{6400\cdot1000\cdot9,8}{2}}=5600\)m/s
Ta có: Fhd= Fht
\(\Rightarrow\)G=mM(R+h)2=mv2R+h
\(\Rightarrow\)G=mM(R+h)2=mv2R+h
\(\Rightarrow\)v=√mMR+h
\(\Rightarrow\)v=mMR+h khi h = R
⇒v=√GM2R
\(\Rightarrow\)v=GM2R (1)
Mặt khác do:
g=GMR2\(\Leftrightarrow\)gR2=G.MTĐg=GMR2\(\Leftrightarrow\)gR2=G.MTĐ (2)
Từ (1) và (2) ⇒v=√g.R22R=√gR2=√10.64.1052
\(\Rightarrow\)v=g.R22R=gR2=10.64.1052
\(\Rightarrow\)v=√32.106⇒v=32.106 = 5,656.103m/s
+ Chu kì \(T=\dfrac{2\pi}{\omega}\)
Mà v = ω (R + h)
\(\Rightarrow\)T=2πv(R+h)⇒T=2πv(R+h)
\(\Rightarrow\)T=2π(R+h)v=4\(\pi\)Rv
\(\Rightarrow\)T=2\(\pi\)(R+h)v=4\(\pi\)Rv
\(\Rightarrow\)T=4.3,14.6400.103/ 5,656.103
\(\Rightarrow\)T=4.3,14.6400.1035,656.103 = 14,212,16s
\(\Rightarrow\)T \(\approx\)14,212 (s)