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人造卫星在轨道上的机械能力

人造卫星在轨道上的机械能力

高轨低速高能量,低轨高速低能量,同轨同速同能量.卫星由低轨道(离地面近的)进入高轨道(离地面远的)需要再次点火增加卫星的动能,克服地球引力做功损失一部分动能,另一部分增加引力势能,因此总机械能.

高轨变低轨,动能减小,做向心运动,动能增加,势能减少.制动后开始,机械能守衡.低轨变高轨,要打开发动机加速,增大向心力做离心运动,所以机械能增大

人造卫星绕地球做圆周运动有引力势能和动能两种机械能,而要发生轨道变化的前提就是机械能的改变,因为只有向前或者向后喷射燃气才能变轨.这种改变分成总量(机械能)的改变和组分(引力势能和动能)的改变.

万有引力提供向心力:GMm/R^2=mv^2/R.1

动能Ek=mv^2/2.2

引力势能:Ep=-GMm/r (以无限远为0势能点).3

人造卫星机械能:E=Ek+Ep.4

由以上各式得:E=(-GMm)/2R,所以R越大机械能越大.

由1、2式得:Ek=GMm/2R,所以R越大动能越小.

由3式知:R越大Ep越大

从能量角度分析,万有引力做负功,卫星势能增大,动能减小,速度减小

速度v=根号下G*M的积/半径r