地球对卫星的万有引力恰好提供卫星作匀速圆周运动所需的向心力。
(3)描述卫星运动的物理量
设地球的质量为M,卫星的质量为m,地球的半径为R,卫星离地面的高度为h,则卫星的轨道半径r=R+h,设卫星在轨道上运动的向心加速度为a,线速度为v,角速度为ω,周期为T,根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力这一基本力学关系,得:
①卫星的向心加速度
,r↑→a↓。
②卫星运动的角速度
,r↑→ω↓。
③卫星运动的线速度
,r↑→v↓。
④卫星运动的周期
,r↑→T↑。
当人造卫星环绕地球表面运动时,rmin=R,Tmin=5060s。所以不可能在地球上发射一颗周期是80min的卫星。
强调卫星的轨道与相关各量的一一对应性。
二、宇宙速度
设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转,卫星绕地球运转的向心力由地球的万有引力来提供。由知,距地面越高的卫星运转速率越小。
【思考讨论】是向高轨道发射困难,还是向低轨道发射卫星困难呢?
向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难,因为向高轨道发射卫星,火箭要克服地球对它的引力做更多的功。
1.第一宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,叫做第一宇宙速度(first cosmetic velocity),也叫做地面附近的环绕速度。
对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为此时的r近似等于地球的半径R,则
=7.9km/s
2.第二宇宙速度
如果卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,