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问题: 圆周运动

有一颗运行方向与地球自转方向相同的卫星,轨道半径为2R(R为地球半径),地球自转角速度为ω0,若某一时刻卫星正经过赤道上某幢房子的上空,那么卫星再次经过这幢房子的上空时,需经历的时间为多少?

解答:

有一颗运行方向与地球自转方向相同的卫星,轨道半径为2R(R为地球半径),地球自转角速度为ω0,若某一时刻卫星正经过赤道上某幢房子的上空,那么卫星再次经过这幢房子的上空时,需经历的时间为多少?

设地球的质量为M,卫星的质量为m,万有引力常数为G
则,卫星在轨道半径为2R上运行时,有万有引力提供向心力,所以:
GMm/(2R)^2=mω^2/(2R)
所以:ω=√[GM/(2R)]
由于卫星与地球自转方向相同,所以:
△ω=ω-ω0=√[GM/(2R)]-ω0
所以,时间
T=(2π)/{√[GM/(2R)]-ω0}