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1、第14講 天體運動
例1. 已知火星上大氣壓是地球的,火星直徑約為地球的一半,地球平均密度,火星平均密度,試求火星上大氣質量與地球大氣質量之比。
例2. 根據(jù)行星繞日做橢圓運動(開普勒第一定律)的面積速度為恒量(開普勒第二定律),試證明各行星繞日運行的周期與橢圓軌道的半長軸之間的關系為(開普勒第三定律),并求出常量的表達式。
例3. 要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星,使它在半徑為的預定軌道上繞地球做勻速圓周運動,為此先將衛(wèi)星發(fā)射到半徑為的近地暫行軌道上繞地球做勻速圓周運動,如圖所示,在點,實際上使衛(wèi)星速度增加,從而使衛(wèi)星進
2、入一個橢圓的轉移軌道上,當衛(wèi)星到達轉移軌道的遠地點時,再次改變衛(wèi)星速度,使它進入預定軌道運行,試求衛(wèi)星從點到達點所需的時間,設萬有引力恒量為,地球質量為。
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例4. 某行星質量為,半徑為,若在距該行星中心處有一物體,正沿著與它和行星連線夾角的方向運動,如圖所示,此物體的速度至少要多大,才能避免該物體落在行星上與行星發(fā)生碰撞?
例5. 質量為的飛船在半徑為的某行星表面上空高處繞行星作圓周運動,飛船在點短時間向前噴氣,使飛船與行星表面相切地到達點,如圖所示。設噴氣相對飛船的速度大小為,其中為該行星表
3、面處的重力加速度。
1.試求飛船在點短時間噴氣后的速度;
2.求所噴燃料(即氣體)的質量。
例6. 天文學家在16世紀就觀測到了哈雷彗星,天文資料顯示:哈雷彗星的近日距為0.59天文單位,遠日距為35.31天文單位(1天文單位 = 地日距離,),地球公轉速率為。試根據(jù)以上資料求:
(1)哈雷彗星的回歸周期為多少年;
(2)哈雷彗星的最大速率是多少。
例7. 衛(wèi)星沿圓周軌道繞地球運行,軌道半徑,其中地球半徑。由于制動裝置短時間作用,衛(wèi)星的速度減慢,使它開始沿著與地球表面相切的橢圓軌道運動,如圖所示。問:制動后
4、經過多少時間衛(wèi)星落回到地球上?
例8. 宇宙飛船在距火星表面高度處作勻速圓周運動,火星半徑為,今設飛船在極短時間內向外側點噴氣,使飛船獲得一徑向速度,其大小為原速度的倍,因量很小,所以飛船新軌道不會與火星表面交會,如圖所示,飛船噴氣質量可忽略不計。
(1)試求飛船新軌道的近火星點的高度和遠火星點高度;
(2)設飛船原來的運動速度為,試計算新軌道的運行周期。
例9. 地球繞太陽(固定)做橢圓運動,已知軌道半長軸為,半短軸為,如圖所示,試求地球在橢圓各頂點1,2,3的運動速度的大小及其曲率半徑。