(1)用M表示地球的质量,m表示飞船的质量,根据万有引力提供向心力有:G
=mMm (R+h)2
v2 R+h
在地球表面的物体受到的重力等于万有引力为:m0g=G
Mm0
R2
解得飞船在圆轨道上运行时速度为:v=
=
GM R+h
gR2
R+h
飞船运行的周期为:T=
2π(R+h) v
解得:T=
2π(R+h) R
R+h g
(2)第一宇宙速度满足:m
=mgv12 R
因此第一宇宙速度为:v1=
gR
(3)不考虑地球自转,重力等于万有引力
在高度为H处有:mg′=G
Mm (R+H)2
在地球表面有:mg=G
Mm R2
对飞船中质量为m物体,根据合力提供向心力有:F-mg′=ma
解以上三式得:H=
?R
mgR2
F?ma
答:(1)飞船在该圆轨道上运行时,速度v的大小为
,周期T为
gR2
R+h
2π(R+h) R
.
R+h g
(2)地球的第一宇宙速度v1为
.
gR
(3)此时飞船离地球表面的高度H为
?R.
mgR2
F?ma