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神七的周期解答,沒人解,教練自己解了吧
送交者: 羽球飛 2008月11月08日19:34:21 於 [靈機一動] 發送悄悄話
回  答: 神七的周期是多少羽球飛 於 2008-10-20 21:02:24
神七某時的近地點高度是200000米(200公里),遠地點高度是350000米(350公里)。

假設(米,公斤,秒制):
地球質量 M = 6X10^24
地球半徑 R = 6.37X10^6
萬有引力常數 G = 6.67X10^(-11)

遠地點,飛船重心到地球重心的距離是6.72x10^6。
近地點,飛船重心到地球重心的距離是6.57x10^6。

設地心到飛船重心的距離為r, 地心到飛船重心連線滑過得角度為u,
飛船的速度為v,r與飛船速度v的夾角為A,飛船滑過得弧長為s。

根據開普樂定律,
rvsin(A) = C (常數) (1)

根據萬有引力定律和機械能守恆定律,
0.5v^2 - GM/r = K (常數) (2)

根據幾何關系列出如下方程:
rdu/ds = sin(A) (3)
ds^2 = dr^2 + r^2du^2 (4)

用這4個方程,做聯立推導,解微分方程

並令

P = C^2/(GM) (5)
e^2 = 2KP^2/C^2 + 1 (6)

得到軌道方程

r = P/[1 + ecos(u)] (7)

設:近地點,地心到飛船重心的距離為r1。
設:遠地點,地心到飛船重心的距離為r2。

由(7) 得

r1r2 = P^2/(1-e^2) (8)

代入(6)有

r1r2 = -C^2/(2K) = r2^2*v2^2/(2GM/r2 - v2^2) (9)

其中v2是飛船遠地點速度。

將(9)化簡得

v2^2 = 2GMr1/(r2(r1+r2)) =
= 2*6.67*10^(-11)*6*10^24*6.57*10^6/[6.72*10^6(6.57*10^6+6.72*10^6)]
= 2*6.67*6*6.57*10^7/(6.72*13.29) = 58.8814*10^6

v2 = 7.6734x10^3

軌道半長軸 a = ( r1+r2 )/2 = 6.645x10^6
軌道半短軸 b = sqrt( a^2 - ((r2-r1)/2)^2) = 6.64458x10^6

軌道面積 = pi*ab
單位時間內地心到飛船重心連線所掃過的面積 = r2v2/2

周期 T = 2*pi*ab/(r2v2) = 2*3.1416*6.645*6.64458*10^3/(7.6734*6.72)
= 5.38*10^3 S
= 89.67 min

神七公布的周期是90分鐘,看來教練估計得還算可以。
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