Question

Определите период обращения искусственного спутника Земли, вращающегося по круговой орбите радиусом равным трем радиусам земли радиус Земли равен 6400 км ускорение свободного падения вблизи её поверхности равна 9,8 м/с²

Answer 1

Ответ:

ПЕРВЫЙ СПОСОБ.

Спутник движется по круговой орбите, а значит имеет постоянное центростремительное ускорение, определяемое гравитацией. Обозначим радиус Земли, как R, высоту на Землёй, как H и r=R+H :

Сила притяжения:

F = GMm/r² = (GMm/R²) R²/r² = mgR²/r² ;

Центростремительное ускорение:

F/m = a = v²/r ;

gR²/r² = v²/r ;

r²/v² = r³/[gR²] ;

T² = (2πr/v)² = 4π²r³/[gR²] ;

T = 2πr/R √[r/g] = 2π/R √[(R+H)³/g] ;

T = 2π/R √[(R+H)³/g] ≈ [ π / 3 200 000 ] √[( 6 400 000 + 1 600 000 )³ / 9.8 ] ≈

≈ [ 5 000 π / 7 ] √10 ≈ 7100 сек ≈ 118 мин ≈ 1 час и 58 мин ;

ВТОРОЙ СПОСОБ:

Первая космическая скорость (околоземные спутники) равна VI = √[Rg] ;

Период околоземного спутника:

TI = 2πR/VI = 2πR/√[Rg] = 2π√[R/g] ;

По закону Кеплера для единого гравитационного центра верно, что:

T²/TI² = r³/R³ ;

T² = r³/R³ TI² = 4π² [r³/R³]*[R/g] = 4π²r³/[gR²] ;

T = 2πr/R √[r/g] = 2π/R √[(R+H)³/g] ;

T = 2π/R √[(R+H)³/g] ≈ [ π / 3 200 000 ] √[( 6 400 000 + 1 600 000 )³ / 9.8 ] ≈

≈ [ 5 000 π / 7 ] √10 ≈ 7100 сек ≈ 118 мин ≈ 1 час и 58 мин .

Answer 2

Период обращения спутника можно найти с помощью формулы для периода окружности:

T = 2π√(r³ / GM)

где T - период обращения спутника, r - радиус окружности, G - гравитационная постоянная (приближенное значение 6,67430 * 10^(-11) м³ / (кг * с²)), M - масса Земли.

У нас дано, что радиус окружности равен трем радиусам Земли, то есть r = 3 * 6400 км = 19200 км = 19200000 м.

Также дано ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли, которое равно 9,8 м/с².

Подставляя значения в формулу, получим:

T = 2π√((19200000)³ / (6,67430 * 10^(-11) * M))

Для решения задачи нам необходимо знать массу Земли. Приближенное значение массы Земли составляет 5,972 * 10^24 кг.

Подставляя это значение, получим:

T = 2π√((19200000)³ / (6,67430 * 10^(-11) * 5,972 * 10^24))

Вычисляя данное выражение, мы получим период обращения искусственного спутника Земли вокруг нее.