在高中物理中是不是大多数椭圆轨道都可以认为是处于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间?这样做题可以好方便

在高中物理中是不是大多数椭圆轨道都可以认为是处于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间?这样做题可以好方便,第1张

对。

首先,沿着椭圆轨道运行的卫星,卫星的最大速度在近地点,这个速度必然大于第一宇宙速度同时小于第二宇宙速度——否则不会沿着椭圆轨道运行;

其次,随着卫星从近地点到远地点运行,按照机械能守恒,引力势能增大动能减小,速度将不断减小,当然更小于第二宇宙速度。

因此沿着椭圆轨道运行的卫星,其速度大小的范围确实介于第一第二宇宙速度之间。

进入大椭圆轨道是最好的计划,天问一号执行第一个主要任务的轨道飞行器集成了探测器推进系统,能源系统,通信系统,导航制导和控制的核心系统,这是整个任务成功的关键。只有一次深空机动和四次连续的轨道校正才能确保天问一号始终会在理想的轨道上飞行,并最终按计划与火星相遇。与火星的成功相遇是指进入火星的重力影响范围,太阳占据了太阳系总质量的99%以上,并且是太阳系的引力中心,它将诸如火星之类的行星的引力影响限制在定义为“山球”的空间内。

从理论上讲,火星希尔氏球的半径大约为100万公里,至少在位置的三分之一内,探测器可以长时间稳定轨道。换句话说,天问一号必须至少冲到这个范围。当然,在实际情况下,它需要更近一些的距离,它需要冲到离火星表面只有几百公里的位置才能开始制动。进入火星引力影响范围仅仅是个开始,如果以火星为参考,天问一号的相对速度将超过从火星表面永久逃逸的逃逸速度,每秒约5公里,如果它不刹车并减速,天问一号只能完成一次火星的“掠影”,然后在火星引力的作用下改变其轨道,飞入更远的空间,最后被太阳的引力拉回成为一个人造图像。

 “小行星”不再与火星和地球重叠

可以看出,最佳轨道计划的选择是火星探险的头等大事,从特定的工程实践的角度来看,着陆器和漫游者的目标不是绕火星运行。它们可以直接在火星上着陆,而无需跟随轨道飞行器。从理论上讲,天问一号着陆器和火星车将在火星附近的天空中立即分离,并且轨道器可以单独进入火星轨道,这将大大降低对轨道器的需求。这也是苏联火星,欧洲火星快车,小猎犬2和痕量气体检测仪,夏帕雷利采用的计划。

这种方案有一个很大的缺点:容错空间很小

中国对火星的了解还很少,没有对火星着陆区的现场调查,也没有轨道飞行器作为信号中继服务在火星上稳定运行。另一方面,火星大气稀薄,地形复杂。整个着陆过程仅需约7分钟,但是目前地球与火星之间的约19亿公里的双向通信存在约21分钟的延迟,这意味着探测器将在整个分离着陆过程中完全失去对地面控制的支持。这个计划就像在刀尖上跳舞,风险很大。实际上,在上述几个任务中,除了火星3号着陆器成功着陆并工作了十多秒钟外,其余着陆器均以失败告终。

楼主您的问题问得很好,有专业水平。看来您是个善于思考的人。

     开普勒第三定律(周期定律):所有的行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

  用公式表示为:R^3/T^2=k

  其中,R是行星公转轨道半长轴,T是行星公转周期,k=GM/4π^2=常数

    半长轴即椭圆最长的轴的一半。

    具体证明如下:(比较烦琐)

 在图中,A,B分别为行星运动的近日点和远日点,以Va和Vb分别表示行星在该点的速度,由于速度沿轨道切线方向,可见Va和Vb的方向均与此椭圆的长轴垂直,则行星在此两点时对应的面积速度分别为 

SA=1/2rAvA=1/2(a-c)vA……………………………………{1} 

sB=1/2rBvB=1/2(a+c)vB 

    根据开普勒第二定律,应有SA=SB,因此得 

vB=[(a-c)/(a=c)]vA……………………………………………{2}  

     行星运动的总机械能E等于其动能与势能之和,则当他经过近日点和远日点时,其机械能应分别为 

EA=1/2m(vA)^2-(GMm)/rA=1/2m(vA)^2-(GMm)/(a-c)…………{3} 

Eb=1/2m(Vb)^2-(GMm)/rB=1/2m(vB)^2-(GMm)/(a+c) 

根据机械能守恒,应有EA=EB,故得 

1/2m[(vA)^2-(vB)^2]=GMm[1/(a-c)-1/(a+c)]……………………{4} 

由{2}{4}两式可解得 

(vA)^2={(a+c)GM}/{a(a-c)}………………………………{5} 

(vAB)^2={(a-c)GM}/{a(a+c)} 

由{5}式和{1}式得面积速度为 

SA=SB=S=(b/2)√[(GM)/a] 

椭圆的面积为( 兀ab ) ,则得此行星运动周期为 

T=(兀ab)/S=2兀a√a/(GM)…………………………{6} 

将{6}式两边平方,便得 

(a)^3/(T)^2=(GM)/4(兀)^2 

这就是开普勒第三定律 

 

附: 开普勒第一定律(轨道定律):所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。 

  开普勒第二定律(面积定律):对于任何一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积。 

  用公式表示为:SAB=SCD=SEK 

  简短证明:以太阳为转动轴,由于引力的切向分力为0,所以对行星的力矩为0,所以行星角动量为一恒值,而角动量又等于行星质量乘以速度和与太阳的距离,即L=mvr,其中m也是常数,故vr就是一个不变的量,而在一短时间△t内,r扫过的面积又大约等于vr△t/2,即只与时间有关,这就说明了开普勒第二定律。

    希望我的回答对你有帮助。

你好:

首先声明是在地球周围椭圆轨道上运行的卫星速度都在79和112之间。近地卫星的运行速度也就是第一宇宙速度 ,它正在绕地球运动。而在一个椭圆轨道的远点(设为P)时,点火加速使它进入另外一个轨道,在这个轨道上卫星做匀速圆周运动,此时它是脱离地球绕太阳运动的。根据F=GM1M2/R^2,如果椭圆轨道上远点P,此时引力最小,它的速度也相对小一点,但是它的机械能是最大的,因为他的重力势能很大,即重力势能加上动能=机械能是最大的,这就是为什么要当它在椭圆远点点火加速使它进入另外一个轨道(节约能量,更容易)。

旧轨道上的P点和新轨道上的P点都是同一个点,而且这个点最困惑的,它不仅受到地球的强烈吸引力,而且还有太阳对它的引力(很强,不可忽视),而在近地点或其他点受太阳的引力相对小,由于我们学习的是理论物理,所以除了在P点以外,绕地轨道上的所有点都不考虑太阳引力。

我想楼主主要问得是当卫星绕地时最远点P的速度与绕太阳时P的速度的比较是吧?!其实这两个点不是同一个点,在绕地椭圆轨道的远点P时,点火加速使它进入另外一个轨道(绕太阳),其实在加速时,速度增加,让它作了离心运动才脱离轨道的,而这个绕太阳的轨道其实与这个绕地轨道是不重合的,所以楼主问题补充似乎无意义。也许楼主知道,但没说出来实际,执意要知道“那在旧轨道上的P速度快还是新轨道上的P点速度快 ”回答是新轨道上的P点速度快,因为它毕竟加速了。

希望我的答复让您满意~!~~~

瞬时速度应该是不能这么表示的算瞬时速度应该用能量去算,也就是机械能守恒 关于一个卫星的发射,我觉得(仅代表个人观点)应该是一个椭圆轨道 但是理想一点的话,刚好以第一宇宙速度发射,应该是一个圆轨道

这个椭圆轨道的半径也是可以去算的: 还是用能量:卫星的发射点就是椭圆的长轴靠近焦点的端点(焦点为地心) 这个椭圆轨道的能量可以算出来,就是发射动能再加上地球的引力势能 然后E=-GMm/2a;椭圆的长轴就出来了,就是2a,这个轨道就确定了 但是说到真正卫星的发射,肯定不是这么简单的

,7,

速度也不是一定增大,加速度是矢径的二阶导数,所以一定指向运动轨迹的凹侧,也就是指向椭圆轨道的内侧。

将总加速度沿运动轨迹(椭圆轨道)的切线方向分解,会得到切线加速度(和速度在同一直线上),法向加速度(和速度始终垂直),这个两个加速度的合加速度就是总加速度,其方向和万有引力一致,大小等于万有引力与卫星质量的比值。

当卫星运动到靠近被环绕天体的端点时,切向加速度为0,此时速度最大,再往后切向加速度开始和速度反向,速度会减小,直到卫星运动到距离被环绕天体的最远端点时,切线加速度又为0,此时速度最小,再往后切线加速度又开始和速度同向,速度又会增加。如此往复。

当然也可以从角动量守恒和机械能守恒的角度分析。

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