卫星变轨问题? 高中物理 卫星变轨问题

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-16

因为轨道1上的卫星为近似圆周运动,而轨道2上的卫星不是圆周运动,所以不能套用公式去比较,只能用离心运动来比较。

要比较两个物体的运动参数,或同一物体在不同运动状态下的运动参数,先看运动状态是否相同。

如果相同,就可以套用该运动状态下的各定律、公式。如果不相同,公式就不好用了,就只能分别考虑。

关于选项C,你也可以这样理解:卫星在轨道1上运行时,是作圆周运动。当卫星经过Q点时,发动机点火,卫星加速,离开轨道1,沿轨道2运动。轨道2不是圆形轨道,是椭圆轨道。卫星在Q点的速率必须大于轨道1上的该点速率,卫星才能远离地球,进入远地点为P的椭圆轨道。

卫星在椭圆轨道上运行时,速率在Q点(近地点)时最大,在P点(远地点)时最小。与圆形轨道(轨道1)相比,在Q点时的速率大于轨道1的速率;在P点时的速率小于轨道1的速率。

看一下开普勒第二定律。



首先注意到:
C选项中比较的是“速率”,卫星在轨道1经过Q点的速率与卫星在轨道2经过Q点的速率;
D选项中比较的是“加速度”,卫星在轨道2经过P点的加速度与卫星在轨道3经过P点的加速度。

那么,对于卫星在Q点的速率。如果卫星做匀速圆周运动,如轨道1,那么速率是可以用公式计算的(万有引力提供向心力);但如果卫星不是匀速圆周运动,如本题目中提到卫星在Q点点火加速了,但是这里没有确切的条件来得到卫星速率,因而只能(且也很方便)通过卫星不做圆周运动而远离近地点来判断得到:卫星速率很大以至于地球引力无法束缚它做圆周运动。

对于加速度问题,如果有物体速度随时间的变化关系,那么可以从运动学角度来计算加速度;如果没有这种确切的数据,那么应当考虑加速度出现的本质原因:受到外力。在P点的卫星正是受到了相同的地球引力,而卫星质量不变,那么其加速度就应当不变——无论卫星是从哪个轨道运行到P点的。同时可以看到:正是因为卫星处于轨道2和轨道3是在P点的速度不同,但却有相同的加速度,才使得卫星运动状态不同、有两个轨道。

解题的核心就是:抓住概念的本质,分析给出的条件,面对不同的情况充分运用已给条件来进行判断。

C项属于卫星的变轨问题,在轨道1上时匀速圆周运动,万有引力刚好等于向心力,是供需平衡;而在轨道2上的Q点开始做离心运动,万有引力小于所需的向心力,V1Q>V1Q,所以C项错误。无论在轨道1,还是轨道2上到Q点时所受到的万有引力是相等的,加速度也就像等。所以D项错误。

你提的问题表述的不清楚,不知道你想要问什么,但是这几个轨道的运行周期的问题可以参考开普勒定理,

卫星变轨问题~

同步卫星变轨

第一次加速:卫星需要的向心力
r
mv2
增大了,但万有引力
2
r
GMm没变,因此卫星开始做离
心运动,进入椭圆形的转移轨道Ⅱ。点火过程有化学能转化为机械能,卫星的机械能增大。 
在转移轨道上,卫星从近地点P向远地点Q运动过程只受重力作用,机械能守恒。重力做负功,重力势能增加,动能减小。在远地点Q处,如果不进行再次点火加速,卫星将继续沿椭圆形轨道运行,从远地点Q回到近地点P,不会自动进入同步轨道。这种情况下卫星在Q点受到的万有引力大于以速率v3沿同步轨道运动所需要的向心力,因此卫星做向心运动。 
为使卫星进入同步轨道,在卫星运动到Q点时必须再次启动卫星上的小火箭,短时间内使卫星的速率由v3增加到v4,使它所需要的向心力
r
mv24
增大到和该位置的万有引力大小恰好相等,
这样才能使卫星进入同步轨道Ⅲ做匀速圆周运动。该过程再次启动火箭加速,又有化学能转化为机械能,卫星的机械能再次增大。 
结论是:要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道,即增大轨道半径(增大轨道高度h),一定要给卫星增加能量。与在低轨道Ⅰ时比较(不考虑卫星质量的改变),卫星在同步轨道Ⅲ上的动能Ek减小了,势能Ep增大了,机械能E机也增大了。增加的机械能由化学能转化而来。


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(17886363666):[答案] 发射速度与环绕速度是不同的两个概念增加发射速度是为了走的更远而由万有引力定律的GMm/r^2=mv^2/r所以环绕速度会因为距离的变远而减小

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(17886363666):[答案] 加速会使离心力大于引力 然后就运行到高轨道啦~减速的话,势能的减少大于动能的减少,所以进入低轨道,速度是大于高轨道的

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(17886363666): 高轨到低轨 调整好姿态并减速,使卫星“飞”向地球.随着卫星高度降低,势能变动能,速度也会随之升高.当到达预定的轨道高度时,再次调整好卫星姿态并控制好速度,完成变轨操作. 低轨到高轨 则需要调整姿态先加速,随着卫星高度升高,动能变势能,速度也会随之降低.当到达预定的轨道高度时,再次调整好卫星姿态并控制好速度,完成变轨操作.

#怀咏严# 卫星可以变轨吗 -
(17886363666): 可以,卫星在轨期间自主改变运行轨道的过程称为变轨.卫星轨道是椭圆,节省发射火箭燃料的方法,可以先发射到大椭圆轨道,卫星处于远地点的时候,卫星上面的姿态调整火箭点火,这样卫星的轨道变成需要的高度.变轨可以多次,这就需要精确计算卫星变轨的时间,由地面指令控制.受地球引力影响,人造卫星、宇宙飞船(包括空间站)运行轨道会以每天 100米左右的速度下降.这样将会影响人造卫星、宇宙飞船(包括空间站)的正常工作.在轨道运行的过程中,常常需要变轨.变轨除了能规避“太空垃圾”对其的伤害外,主要是为了保证其运行的寿命.

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(17886363666): 简单述之: 所谓变轨,就是从小圆轨道变到大圆轨道,但是这中间有一个过程,就是先从小圆轨道变到椭圆轨道再到大圆轨道.这中间两次都需要加速. 第一次,卫星从小圆轨道必须点火加速,让卫星做离心运动,远离地球,此时地球为一个焦点,进入椭圆轨道,随着离地球越来越远,动能不断转化为势能,到远地点时速度最小. 第二次,在椭圆轨道的最远点,也就是大圆轨道上,这时卫星速度最小,比小圆轨道速度小很多.若想在此点上做大圆运动.此时需要再次点火加速,才能从当前的椭圆轨道进入大圆轨道.否则,引力作用又回到椭圆轨道. 但是第二次加速后的大圆轨道上卫星的速度,要比小圆轨道上的速度小.

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(17886363666):[答案] 卫星变轨是根据二体运动方程确定的,二体问题可以推导出卫星轨道的6个决定参数,也可以推导出开普勒三大定律.在解二体问题的过程中会得到一个能量方程(矢量场内的)他的值是个常数.所以卫星变轨时总能量是不变的,也就是能量守恒.

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(17886363666): 是的,一直有燃料燃烧提供动力. 卫星变轨的原理,其实就是开动卫星上的几支小火箭,带动卫星到达新的轨道(调整姿态).因此,卫星的寿命其实就是看这些小火箭的燃料情况,等小火箭燃料用完了,没有办法调整卫星的姿态了,卫星就只能报废.

#怀咏严# 关于卫星变轨的问题!!!!!!
(17886363666): 将卫星从高轨道(匀速圆周运动)变速到低轨道是要减速,一减速,使得高轨道卫星收到的地球引力大于高轨道卫星所需要的向心力,于是卫星被拉向低轨道,在这个过程中r↓,卫星所需要的向心力(mv^2/r^2)↑,直到地轨道卫星所需要的向心...