万有引力与航天中,当卫星加速变轨时,机械能为什么是增加的 人造卫星从低轨道到高轨道变轨时为什么机械能不守恒

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\u3000\u3000\u6839\u636eGMm/r^2=mv^2/r
\u3000\u3000\u98de\u8239\u7684\u52a8\u80fd Ek=1/2mv^2=GMm/2r,\u53d6\u65e0\u7a77\u8fdc\u4e3a0\u52bf\u80fd\u9762\uff0c\u98de\u8239\u7684\u52bf\u80fd Ep=-GMm/r
\u3000\u3000\u98de\u8239\u7684\u673a\u68b0\u80fd E=Ek+Ep=-GMm/2r
\u3000\u3000\u98de\u8239\u8f68\u9053\u534a\u5f84\u589e\u52a0\uff0c\u52a8\u80fd\u51cf\u5c0f\u3001\u52bf\u80fd\u589e\u5927\u3001\u673a\u68b0\u80fd\u589e\u5927\uff1b\u98de\u8239\u8f68\u9053\u534a\u5f84\u51cf\u5c0f\uff0c\u52a8\u80fd\u589e\u5927\u3001\u52bf\u80fd\u51cf\u5c0f\u3001\u673a\u68b0\u80fd\u51cf\u5c0f\u3002

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GMm/r^2=mv^2/r,\u5f53\u6240\u9700\u7684\u5411\u5fc3\u529bmv^2/r>GMm/r^2\u536b\u661f\u505a\u79bb\u5fc3\u8fd0\u52a8\uff0c\u4eba\u9020\u536b\u661f\u4ece\u4f4e\u8f68\u9053\u5230\u9ad8\u8f68\u9053\u53d8\u8f68\u65f6\uff0c\u5fc5\u987b\u52a0\u901f\uff0c\u589e\u52a0\u52a8\u80fd\u3002\u6240\u4ee5\u4eba\u9020\u536b\u661f\u4ece\u4f4e\u8f68\u9053\u5230\u9ad8\u8f68\u9053\u53d8\u8f68\u65f6\u4e3a\u673a\u68b0\u80fd\u4e0d\u5b88\u6052\uff0c\u673a\u68b0\u80fd\u5fc5\u987b\u589e\u52a0\u3002

机械能分动能和势能,低轨变高轨时,卫星需要加速,变轨结束时,速度增加了,离地表更高,因此动能和势能都增加了。
万有引力:F=G(m1*m2/r^2);
离心力:F=am,a向心加速度,a=ω^2r。
线速度:v=ωr
推导出:v=√(Gm地/r);v 卫星线速度,G万有引力常量,m地,地球质量,r轨道半径

机械能包括动能与势能,当卫星轨道变高后,它的速度一定是升高的,因此它的动能增加了。由于卫星距离地面的距离升高了,它相对于地面的重力势能也变高了。因此,它的机械能增加了。

如果可以人工把卫星搬高,应该是重力势能增大,动能减小,机械能不变。但现在是加速到另一轨道,燃料燃烧会为卫星提供能量,使卫星的动能和重力势能都增大了,所以机械能是增大的,增大的机械能来自燃料燃烧的能 i量

卫星由低轨道到高轨道过程中,只有一个和位移方向相反的万有引力做功,故而只有负功作用于卫星上,卫星的机械能减小。也可以根据ek=gmm/2r,ep=-gmm/r,得知卫星的动势能之和为-gmm/2r,r增大,根据该能量公式可知能量减小。

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