為了迎接太空時(shí)代的到來,美國國會(huì)通過一項(xiàng)計(jì)劃:在2050年前建造成太空升降機(jī),就是把長繩的一端擱置在地球的衛(wèi)星上,另一端系住升降機(jī),放開繩,升降機(jī)能到達(dá)地球上,人坐在升降機(jī)里,在衛(wèi)星上通過電動(dòng)機(jī)把升降機(jī)拉到衛(wèi)星上.已知地球表面的重力加速g=10m/s2,地球半徑R=6400km.某人在地球表面用彈簧測(cè)力計(jì)稱得重800N,站在升降機(jī)中.當(dāng)升降機(jī)以加速度a=g(g為地球表面處的重力加速度)垂直地面上升,這時(shí)此人再一次用同一彈簧測(cè)力計(jì)稱得視重為850N,忽略地球公轉(zhuǎn)的影響,
(1)求升降機(jī)此時(shí)距地面的高度;
(2)如果把繩的一端擱置在同步衛(wèi)星上,繩的長度至少為多長?
(1)由題意可知人的質(zhì)量 m=80kg
根據(jù)牛頓第二定律得:
對(duì)人:850-mg′=mg
根據(jù)萬有引力等于重力得
mg′=
,
=mg
解得:g′=
()2g
即h=3R=1.92×10
7m
(2)同步衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星所需的向心力列出等式:
=m
,r=R+h′
T為地球自轉(zhuǎn)周期,結(jié)合GM=gR
2.
得h′=3.6×10
7m
答:(1)升降機(jī)此時(shí)距地面的高度是1.92×10
7m;
(2)如果把繩的一端擱置在同步衛(wèi)星上,繩的長度至少為3.6×10
7m