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天体运动中 卫星的动能和机械能公式 怎么推导

更新时间:2023-10-12 文章作者:admin2 信息来源:http://wuliok.com 阅读次数:

万有引力定律和圆周运动知:
v=√(GM/r)。
M为地球的质量,r为轨道半径。
所以r越大,v越小。
即轨道半径越大,速度越小。
重力势能为:Ep=mgr=m(-GM/r^2)r=-GmM/r。
其中m为卫星质量,M为地球质量,r为轨道半径。
动能为:Ek=mv^2/2=GmM/2r。
所以总机械能E=-GmM/2r=Ep/2。
所以重力势能和总机械能成正比。
故重力势能越大,总机械能越大。
由第一个关系知,运行速度越小,轨道半径越大。
根据第二个关系知,轨道半径越大,则重力势能越大,即总机械能越大,根据能量守恒,发射时的动能也越大,所以发射速度越大。



扩展资料
机械能守恒定律:
在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,但机械能保持不变。
其数学表达式可以有以下两种形式:
过程式:
1、WG+WFn=∆Ek。
2、E减=E增(Ek减=Ep增、Ep减=Ek增)。
状态式:
1、Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(某时刻,某位置)。
2、1/2mv1²+mgh1=1/2mv2²+mgh2(这种形式必须先确定重力势能的参考平面)。y1N物理好资源网(原物理ok网)

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1、 胡克定律: F = Kx (x为伸长量或压缩量,K为倔强系 数,只与弹簧的原长、粗细和材料有关) 2、 重力: G = mg (g随高度、纬度而变化) 力矩:M=FL (L为力臂,是转动轴到力的作用线的垂直距离) 5、摩擦力的公式: (1 ) 滑动摩擦力: f= N 说明 : a、N为接触面间的弹力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G b、 为滑动摩擦系数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面 积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关. (2 ) 静摩擦力: 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关. 大小范围: O f静 fm (fm为最大静摩擦力,与正压力有关) 说明: a 、摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与 运动方向成一 定 夹角。 b、摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。 c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。 d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。 6、 浮力: F= Vg (注意单位) 7、 万有引力: F=G (1). 适用条件 (2) .G为万有引力恒量 (3) .在天体上的应用:(M一天体质量 R一天体半径 g一天体表面重力 加速度) a 、万有引力=向心力 G b、在地球表面附近,重力=万有引力 mg = G g = G c、 第一宇宙速度 mg = m V= 8、库仑力:F=K (适用条件) 9、 电场力:F=qE (F 与电场强度的方向可以相同,也可以相反) 10、磁场力: (1) 洛仑兹力:磁场对运动电荷的作用力。 公式:f=BqV (BV) 方向一左手定 (2) 安培力 : 磁场对电流的作用力。 公式:F= BIL (BI) 方向一左手定则 11、 牛顿第二定律: F合 = ma 或者 Fx = m ax Fy = m ay 理解:(1)矢量性 (2)瞬时性 (3)独立性 (4) 同一性 12、匀变速直线运动: 基本规律: Vt = V0 + a t S = vo t + a t2 几个重要推论: (1) Vt2 - V02 = 2as (匀加速直线运动:a为正值 匀减速直线运动:a为正值) (2) A B段中间时刻的即时速度: Vt/ 2 = = A S a t B (3) AB段位移中点的即时速度: Vs/2 = 匀速:Vt/2 =Vs/2 ; 匀加速或匀减速直线运动:Vt/2 y1N物理好资源网(原物理ok网)

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