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 由 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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