1、會(huì)計(jì)學(xué)1 人造衛(wèi)星宇宙速人造衛(wèi)星宇宙速 嫦嫦 娥娥 奔奔 月月 第1頁/共38頁 萬戶飛天萬戶飛天 第2頁/共38頁 第3頁/共38頁 牛頓的手稿牛頓的手稿 -發(fā)射人造衛(wèi)星原理發(fā)射人造衛(wèi)星原理 1、牛頓對(duì)發(fā)射人造衛(wèi)星的構(gòu)想：、牛頓對(duì)發(fā)射人造衛(wèi)星的構(gòu)想： 從高山上用不同的水從高山上用不同的水 平速度拋出物體，速度一平速度拋出物體，速度一 次比一次次比一次大大，落點(diǎn)也就一，落點(diǎn)也就一 次比一次離山腳次比一次離山腳遠(yuǎn)遠(yuǎn)。如果。如果 沒有空氣阻力，沒有空氣阻力，當(dāng)速度足當(dāng)速度足 夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì) 落到地面上來落到地面上來，它將繞地，它將繞地 球旋轉(zhuǎn)成為一顆繞地球運(yùn)球旋轉(zhuǎn)成為

2、一顆繞地球運(yùn) 動(dòng)的動(dòng)的人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星。 第4頁/共38頁 Main Idea v 平拋平拋 洲際洲際 導(dǎo)彈導(dǎo)彈 人造人造 衛(wèi)星衛(wèi)星 增大增大 第5頁/共38頁 二、人造地球衛(wèi)星二、人造地球衛(wèi)星 第6頁/共38頁 第7頁/共38頁 第8頁/共38頁 r R v F引 引 第9頁/共38頁 2 2 Mmv Gm rr = 2 2 Mm Gmr r 2 2 2 () Mm Gmr rT 已知地球質(zhì)量為已知地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌，軌 道半徑為道半徑為r，則：，則： GM v r = FF 引向 3 G M r 23 4r T GM 第10頁/共38頁 G M v r =

3、3 G M r GM r T 3 2 第11頁/共38頁 討論討論: 高軌道上高軌道上 運(yùn)行的衛(wèi)星運(yùn)行的衛(wèi)星 速度速度小小，是，是 否越否越容易容易發(fā)發(fā) 射呢？射呢？ 這取決這取決 于衛(wèi)星的發(fā)于衛(wèi)星的發(fā) 射速度，而射速度，而 不是運(yùn)行速不是運(yùn)行速 度。度。 第12頁/共38頁 要使衛(wèi)星在離地面要使衛(wèi)星在離地面更遠(yuǎn)的軌道更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)上運(yùn) 行，則需要更（行，則需要更（ ）的）的發(fā)射速度發(fā)射速度，來，來 到新軌道上的到新軌道上的運(yùn)行速度運(yùn)行速度變變（ ）。 大大 小小 第13頁/共38頁 地球半徑R地 地=6400km，地球質(zhì)量M=5.981024kg 1 7.9km / GM vs R 地 （在

4、軌道上的運(yùn)（在軌道上的運(yùn) 行速度）行速度） 要發(fā)射一顆要發(fā)射一顆軌道半徑軌道半徑大于大于地球半徑地球半徑的人造衛(wèi)星，的人造衛(wèi)星， 發(fā)射速度必須發(fā)射速度必須大于大于7.9km/s 。但所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度。但所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度 都必須都必須小于小于7.9km/s。所以。所以第一宇宙速度第一宇宙速度是：是： 第14頁/共38頁 當(dāng)衛(wèi)星在當(dāng)衛(wèi)星在地面附近地面附近繞地球運(yùn)繞地球運(yùn) 行，軌道半徑行，軌道半徑r即為地球半徑即為地球半徑R地 地, GM v R 地 2 2 Mmv Gm RR 地地 第15頁/共38頁 討論：討論： 第16頁/共38頁 脫離速度）脫離速度） 意義：意義：物體剛好能克服物體剛好能

5、克服 地球的引力作用，離開地地球的引力作用，離開地 球而球而繞太陽運(yùn)動(dòng)繞太陽運(yùn)動(dòng)的速度。的速度。 發(fā)射速度發(fā)射速度大于大于7.9km/s，而，而小于小于 11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡不是圓不是圓，而，而 是橢圓是橢圓；等于或大于等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫 離地球的引力，離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行不再繞地球運(yùn)行。 大小：大小：v2=11.2km/s 第17頁/共38頁 意義：意義：物體剛好能物體剛好能擺脫太擺脫太 陽引力的束縛陽引力的束縛而飛到太陽而飛到太陽 系以外的速度。系以外的速度。 逃逸速度）逃逸速度） 大小：大小：v3=16.

6、7km/s 第18頁/共38頁 第19頁/共38頁 第20頁/共38頁 我國(guó)發(fā)射的人造衛(wèi)星類型我國(guó)發(fā)射的人造衛(wèi)星類型 第21頁/共38頁 h241T 第22頁/共38頁 第23頁/共38頁 第24頁/共38頁 第25頁/共38頁 skmsm T r v/1.3/ 360024 10237.414.322 7 sradsrad T /103 .7/ 360024 14.322 5 )() 2 ( )( 2 2 hR T m hR Mm G 地 地 kmR GMm h 4 3 1 2 106.3) 4 ( 地 同步衛(wèi)星離地面高度為h，地球半徑為R地， FF 引向 第26頁/共38頁 大約大約3 3

7、度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步 通訊衛(wèi)星只能有通訊衛(wèi)星只能有120120顆。可見空間位置也是一種資源顆。可見空間位置也是一種資源 。 第27頁/共38頁 第28頁/共38頁 第29頁/共38頁 h=3.6107m r=4.2107 mv=3km/ s T=24h h=3.8108 m r3.8108m v=1km/s T=27天天 h0 r=6.4106m v=7.9km/s T=84分鐘分鐘 同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星 近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星 月球月球 近地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、 同步衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、 月球三者比較月球三者比較 第30頁/共38頁 h0 R=6.4x106

8、 m T=24h h=3.6107m r=4.2107 mv=3km/ s T=24h h0 r=6.4106m v=7.9km/s T=84分鐘分鐘 同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星 近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星 近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、地球赤道上物體三者比較近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、地球赤道上物體三者比較 赤道上的物體赤道上的物體 第31頁/共38頁 伴隨著“神舟五號(hào)的發(fā)射成功，中國(guó) 已正式啟動(dòng)“嫦娥工程”，開始了宇宙探索 的新征程 第32頁/共38頁 Main Idea 神五發(fā)射神五發(fā)射衛(wèi)星發(fā)射的軌跡衛(wèi)星發(fā)射的軌跡 三、人造地球衛(wèi)星的變軌三、人造地球衛(wèi)星的變軌 第33頁/共38頁 第34頁/共38頁 第35頁/共38頁 Main Idea v1 v2 v3 v 4 v2v1 v4v3 v1v4 v2v1v4v3 A A B B 已知小圓半徑為已知小圓半徑為R,R,周期周期 為為T,T,大圓半徑為大圓半徑為r,r,你