一球形人造衛(wèi)星的最大橫截面積為A、質(zhì)量為m,在軌道半徑為的高空繞地球做圓周運動.由于受到稀薄空氣阻力的作用,導(dǎo)致衛(wèi)星運行的軌道半徑逐漸變?。l(wèi)星在繞地球運轉(zhuǎn)很多圈之后,其軌道的高度下降了Δh,由于Δh<r,所以可以將衛(wèi)星繞地球運動的每一圈均視為勻速圓周運動.設(shè)地球可看成質(zhì)量為M的均勻球體,萬有引力常量為G.
(1)求人造衛(wèi)星在軌道半徑為的高空繞地球做圓周運動的周期T;
(2)取無窮遠處為零勢能點,當衛(wèi)星的運行軌道半徑為時,衛(wèi)星與地球組成的系統(tǒng)具有的勢能可表示為Ep=-GMmr,請估算人造衛(wèi)星由半徑為的圓軌道降低到半徑為(r-Δh)的圓軌道的過程中,機械能的變化ΔE;
(3)某同學(xué)為估算稀薄空氣對衛(wèi)星的阻力大小,做出了如下假設(shè):衛(wèi)星運行軌道范圍內(nèi)稀薄空氣的密度為ρ,且為恒量;稀薄空氣可看成是由彼此不發(fā)生相互作用的顆粒組成的,所有的顆粒原來都靜止,它們與人造衛(wèi)星在很短時間內(nèi)發(fā)生碰撞后都具有與衛(wèi)星相同的速度,在與這些顆粒碰撞的前后,衛(wèi)星的速度可認為保持不變.在滿足上述假設(shè)的條件下,請估算空氣顆粒對衛(wèi)星在半徑為R軌道上運行時,所受阻力F大小的表達式。
GM
m
r
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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