萬有引力航天橢圓軌道線速度怎麼求,或者說怎麼跟圓軌道線速度比較?

時間 2021-06-09 00:13:37

1樓:

這道題,不需要你計算線速度大小,P和Q明顯線速度方向都不同,不可能相等的。

至於D,由於兩個衛星質量關係不確定,不能定論,所以也直接排除。如果告訴你它們兩個的質量,讓你比較的話也是可以比較的,詳見後面的計算推導。

就算需要比較線速度大小根據對稱性也可以得到線速度大小相等;如果讓你比較近日點、遠日點和圓上線速度大小也可以比較,如下:

先說比較大小:

半徑和半長軸大小相同的乙個圓和乙個橢圓軌道。圓軌道線速度大小大於橢圓軌道遠地點線速度大小,小於橢圓軌道近地點線速度大小。

為什麼呢?

你不妨分別作兩個相切於遠地點和近地點的圓

根據衛星圓周運動線速度與軌道高度的關係可以得到紅色圓和甲所在圓的線速度大小比較,然後你會發現遠地點的速度要比大圓的線速度略小作向心運動,近地點的速度要比小圓的線速度略大作離心運動。所以就可以排出來了。

計算方法:

有心力作用下機械能守恆(證明要用到旋度,見我這篇回答)

那麼對應的就有引力勢能,取無窮遠處為0勢能面:

那麼從距離天體 處移動到無窮遠處萬有引力做功為:

分別是天體質量和物體質量

所以對衛星有

分別取近地點 和遠地點 ,分別對應線速度大小 。

那麼有:

根據克卜勒第二定律,取近地點和遠地點附近很小一段時間內的運動,不難得到乙個常量

帶入消去速率就有

聯立消去 得到:

又因為半長軸

所以最後得到機械能

再帶回原方程得到線速度大小 隨 的對映:

我們再來用這個公式比較一下近地點遠地點和圓周運動線速度大小。分別記為

由於圓的半徑與橢圓半長軸長度相等,所以一定有 相等,所以兩個軌道上的線速度大小與距離的對映是同乙個對映。

所以r越小速度越大,r越大速度越小:

2樓:

順手回答,C採用牛頓第二定律

Q點r是一樣的,加速度一樣。

我沒看過江蘇課本,不知道書上講的是什麼。

但建議題主把克卜勒三定律認真理解,如果有能力建議和牛頓第二定律結合理解。

牛二揭示了克卜勒的內涵。

A,B應該是根據公式可以推出來。

C,D我認為觸及到軌道力學的本質了。

PS我認為答主說的D質量未定有一般有道理,因為乙的機械能是變化的(隨半徑變化而變化),因此無法比較。

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