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gravitation2.gif (445 bytes)





Legend

ac

= centripetal acceleration

v

= velocity

r

= radius
Fc = centripetal force

m

= mass
Fg = force of gravity
G = universal constant
comet.gif (8856 bytes)
哈雷慧星最後一次出現是在 1985•哈雷慧星是因為地心引力繞著橢圓形軌道•它大概每 75 年會接近太陽一次•

地球衛星

現在我們看看繞地球的衛星

想像丟棒球時,起速丟得越快它飛得距離越遠•再想像如果起速快得使它飛的路程便得越直•終於,在某個起速它快到掉落曲線和地球的地面曲線一樣,它便永遠不會再接觸地面除非有其他外作用力•

換句話說,這棒球以拋體運動路段跟著地球的地面曲線飛,因為地球是圓的•棒球因為地吸引力向地球中心掉落,但是水平速度太快使得棒球掉落的比例和地面曲線一樣•因此,永遠繞著地球飛•

右圖是地面曲線,L 是物體航行的距離,h 切向線 L 的離地面高度•

orbit concept

(r + h)2 = r2 + L2
r2 + 2rh + h2 = r2 + L2
2rh + h2 = L2

在上圖,h似乎和 r 相比起來非常大•但在真正衛星軌道上 h 是相對的小,而在平方 (h2) 之後和 2rh 相比起來小到可以忽略 :

2rh L2
L

因為是物體向下掉落的距離,加上在向量動力學章學到得公式,得到:

d = vit + 1/2 at2
h = 0 + 1/2 (9.8) (1)2
h = 4.9 m

知道物體會掉落 4.9 m 再假設相隔時間是一秒鐘,如此 L 便是物體必須在一秒鐘飛行的距離•當 :

r rearth

得到:

L 7.9 km.  

這便是地球衛星繞行半徑 r 的必須起速 7.9 km/s

另外一個找起速的方向是:

mac = Gm1m2/r2
mv2/r = Gm1m2/r2

得到:

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