Câu hỏi:
Một vệ tinh nhân tạo có khối lượng m chuyển động tròn đều quanh Trái Đất ở độ cao h= 1600 km. Trái Đất có khối lượng là M = 6.1024 kg và bán kính R= 6400km. Cho hằng số hấp dẫn là G=6,67.10-11Nm2 /kg2 .
a. Hãy tính vận tốc chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo.
b. Tính chu kỳ chuyển động của vệ tinh.
b. 710683s
b. 71068,3s
b. 7106,83s
b. 7106,83s
Phương pháp giải:
a) Lực đóng vai trò lực hướng tâm giữ vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái đất chính là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh
\({F_{hd}} = G.\frac{{m.M}}{{{{(R + h)}^2}}}\)
. còn lực hướng tâm có liên hệ với vận tốc dài (vận tốc chuyển động của vệ tinh)
\({F_{ht}} = m.{a_{ht}} = m.\frac{{{v^2}}}{R}\)
b) Chu kì chuyển động của vệ tinh là thời gian nó đi hết 1 vòng quanh Trái Đất
\(v = r.\omega = r.\frac{{2\pi }}{T} \Rightarrow T = \frac{{2\pi r}}{v}\)
Lời giải chi tiết:
a) Lực đóng vai trò lực hướng tâm giữ vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái đất chính là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh.
\({F_{hd}} = G.\frac{{m.M}}{{{{(R + h)}^2}}}\) = \({F_{ht}} = m.{a_{ht}} = m.\frac{{{v^2}}}{R}\)
Vậy ta có
\(\begin{array}{l}
G.\frac{{m.M}}{{{{(R + h)}^2}}} = \frac{{m.{v^2}}}{{(R + h)}}\\
\Leftrightarrow 6,{67.10^{ - 11}}.\frac{{m{{.6.10}^{24}}}}{{{{(6400000 + 1600000)}^2}}} = \frac{{m.{v^2}}}{{6400000 + 1600000}}\\
\Leftrightarrow v = 7072,84m/s
\end{array}\)
b) Áp dụng công thức
\(v = r.\omega = r.\frac{{2\pi }}{T} \Rightarrow T = \frac{{2\pi (R + h)}}{v} = \frac{{2.\pi .(6400000 + 1600000)}}{{7072,84}} = 7106,83s\)