人造卫星变轨时速度分析

1、同步卫星及变轨问题,一、地球同步卫星,1,、什么是地球同步卫星,指在轨道上跟地球自转同步，相对地面静止的,卫星，因此也叫静止轨道卫星，这一类卫星通,常用作传递通讯信号，所以也叫通讯卫星。,2,、地球同步卫星的特点,（,1,）绕行方向与地球自转方向相同,（,2,）绕行周期与地球自转周期相同,T=24h ,角速度也相同,（,3,）卫星轨道必须定点在赤道的正上方，轨道平面与赤,道平面重合，距地面高度,h,36000km,（,4,）所有同步卫星的运动参数都相同，有唯一确定的值,3,、同步卫星的处理方法：,F,向,F,引,例如：计算同步卫星的轨道高度,h (,周期,T,已知,),R,GMT,h,h,R,

2、Mm,G,h,R,T,m,?,?,?,?,?,?,3,2,2,2,2,4,),(,),(,4,?,?,代入数据可得：,h,36000km,确定了轨道高度后，便可由,F,向,F,引,列式,确定线速度、角速度了,二、人造卫星变轨时的速度变化分析,P,Q,1,2,3,（一）、人造卫星基本原理,绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由,万有引力提供。轨道半径,r,确定后，与之对应的,卫星线速度、角速度、周期、向心加速度也都是,确定的。,如果卫星的质量也确定，一旦卫星发生变轨，,即轨道半径,r,发生变化，上述物理量都将随之变,化。同理，只要上述物理量之一发生变化，另外,几个也必将随之变化。,在高中物理

3、中，会涉及到人造卫星的两种变轨,问题。,（二）、渐变,如：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道,多高，都会受到稀薄大气的阻力作用。如果不及,时进行轨道维持（即通过启动星上小型火箭，将,化学能转化为机械能，保持卫星应具有的速度），,卫星就会自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而,引起各个物理量的变化。,由于这种变轨的起因是阻力，阻力对卫星做负功，,使卫星速度减小，所需要的向心力减小，但卫星,跟地球间的万有引力没有变，因此卫星将做向心,运动，即半径,r,将减小。,（三）、突变,同步卫星的发射过,程是一个典型的变,轨运动过程,近地轨道,椭圆轨道,同步圆轨道,v,3,v,1,v,2,v,4,卫星在圆轨道

4、上运动时的速度比较,r,v,m,r,Mm,G,2,2,?,r,GM,v,?,A,B,v,v,?,C,B,v,v,?,卫星在椭圆轨道上速度比较,P,Q,由开普勒第二定律可知,P,Q,v,v,?,r,GM,v,?,r,v,m,r,Mm,G,2,2,?,r,v,m,r,Mm,G,2,2,?,r,v,m,r,Mm,G,2,2,?,圆周运动,向心运动,离心运动,设卫星在近地圆轨道上运,行的速率为,v,1,，在,P,点短,时间加速后的速率为,v,2,，,沿转移轨道刚到达远地点,Q,时的速率为,v,3,，在,Q,点,短时间加速后,进入同步轨,道后的速率为,v,4,。试比较,v,1,、,v,2,、,v,3,、

5、,v,4,的大小，,并用小于号将它们排列起,来,_,。,1,2,v,v,?,3,4,v,v,?,4,1,v,v,?,3,4,1,2,v,v,v,v,?,?,?,v,3,v,1,v,2,v,4,P,Q,结论,m,1,m,2,r,1,r,2,O,宇宙中往往会有相距较近，质量可以相比,的两颗星球，它们离其它星球都较远，因,此其它星球对它们的万有引力可以忽略不,计。在这种情况下，它们将各自围绕它们,连线上的某一固定点做,同周期的,匀速圆周,运动。这种结构叫做双星。,m,1,m,2,r,1,r,2,O,?,双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速,圆周运动，其向心力由两恒星间的万有引,力提供。由于力的作用是相互的，所以两,子星做圆周运动的向心力大小是相等的，,利用万有引力定律可以求得其大小。,（三）要明确两子星圆周运动的动力学关系。,M1,M2,1,2,L,r1,r2,2,2,1,2,1,1,11,1,2,1,M,M,v,G,M,M,r,L,r,?,?,?,2,2,1,2,2,2,2,2,2,2,2,M,M,v,G,M,M,r,L,r,?,?,?,【例题,1,】两颗靠得很近的天体称为双星，它们,都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至,于由于万有引力而吸引到一起，以下说法中正确,的是：,?,A,、它们做圆周运动