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計算繩子的長度,大家來做題目吧^^

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1#
發表于 2013-9-21 23:17:59 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
本帖最后由 fmdd 于 2013-9-22 07:40 編輯
) N0 N" q; F4 d
- w0 i- U0 u; ?- X' b% M" c2 S大家來做題目吧^^
+ ]* e3 ~% ^/ _' m; W% w- T
' ~; }; {# U0 I假設一顆鐵球,拴了一根繩子。  ?: U* [( R5 {: G- F' d' @% s: b/ w
  R' A  K$ ~- }1 A1 l0 `
該鐵球位于地球赤道上方,繩子垂直于地面向下,鐵球相對于地面保持靜止。9 x% w" m$ }" c! y9 P8 u* C4 p
4 L& ]  D* O# n. J# L. d
該鐵球相當于衛星,有點類似于地面上的一個棒棒糖。% A& K7 A1 N' ?% C1 w

/ W' j9 }3 R6 S8 j2 k! J( _! L假設繩子密度是均勻的,而且足夠結實不會被拉斷,請問繩子需要有多長?
  k8 s; j3 V) S8 U" H1 a( u4 @/ C/ h. i& x
各物理量可以百度,比如重力加速度g、萬有引力常數G、可以百度得到。( E5 S0 d9 q2 W
) n1 Y2 A: i' U2 t+ f! Z
計算過程中的未知量,比如鐵球重量等等可以進行假設。; O$ W- @' [4 R

: i1 W$ Y0 M, b" y5 q+ Y補充一個圖:: G) J& T- f7 Z# Y

" Y  x0 x) h  O# b2 k% W/ R/ m% P: b9 [$ Z( I& g

) v  g- x3 Y% x( Q+ P謝謝"探索號QM"的答題,他的計算模型中,是假設繩子對鐵球無任何影響。& D8 Y% l; y2 W

; S  v3 m9 v2 j2 b5 W: Z現在增加點難度,需要考慮繩子的影響。
" |. |$ r# }# N' A2 t  k: m" d
& i; O3 |* h/ U& J由于有繩子的拖累,鐵球需要有更大的離心力,才能帶著繩子相對于地面保持靜止。
% ~- x3 v0 w/ s$ ^3 }6 p1 W" r+ D: j0 ]; f# {  V# t7 g) b0 `1 w  ~9 w* B2 X
不計空氣阻力的影響,也不計繩子和鐵球之間的萬有引力。& a% @+ T* o6 R; o9 O, }4 }
6 d# o- ^! @: }8 l( ]8 O' K& x: a% j
給定一些可能會用到的參數(只是可能)
) [+ ]; ]0 W  |8 o8 t4 u$ u, k鐵球質量:1kg) G. k! \3 \# R6 E1 E
繩子直徑:10mm
, W! j' F7 i6 o8 f繩子線密度:0.1kg/m( E: v3 P* r$ K3 U1 M% a
繩子的剛度:無窮大
3 O+ F7 Z3 R) L% F

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2#
發表于 2013-9-22 01:10:57 | 只看該作者
...地球同步衛星?

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3#
發表于 2013-9-22 01:45:23 | 只看該作者
同步衛星的軌道半徑有定數的,度娘。
4#
發表于 2013-9-22 05:38:44 | 只看該作者
如果只考慮地球自轉,那等式建立的概念是重力加速度等于離心加速度。  [+ G; [7 _  I# N/ y
G*M*r^-2=r*ω^2
( I5 O1 M# F8 z, H其中:
5 B4 A8 ?' i# d, C. j& K( VG --- 重力常數,6.67*10^-11(m^3/(kg*s^2));  M --- 地球質量,5.97*10^24kg;  ω --- 自轉角速度,7.27*10^-5 rad/s ; r --- 該球離地心距離. s: p# I0 i% R+ N9 f
由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km
; R9 L) K7 a- ~; r# m" t4 ?0 q. _繩子長度是r減去地球赤道半徑,即:4.22*10^4-6378=35822 Km.

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5#
 樓主| 發表于 2013-9-22 07:02:00 | 只看該作者
探索號QM 發表于 2013-9-22 05:38 * L$ U% q/ ?% I
如果只考慮地球自轉,那等式建立的概念是重力加速度等于離心加速度。0 r7 l+ g# r7 r/ g3 D
G*M*r^-2=r*ω^2% Y2 E0 P6 _2 R* K; n0 o2 t/ y6 o' s5 ]
其中:

2 v* R5 J6 T) i( d6 N) Y0 j* G謝謝,繩子的自重也需要考慮
. F# Y) M9 L9 Z7 q2 x; G4 c% _7 R) [

. G* ^+ A; W; h- U& T# w
6#
發表于 2013-9-22 07:35:45 | 只看該作者
有深度
7#
發表于 2013-9-22 07:40:10 | 只看該作者
同步衛星的高度為H = 35,786公里。- C( F. Z( t; s" W# O1 [& k7 o
鐵球重量無關,是不是繩子重心在H上就可以了?那繩子就是2H
8#
發表于 2013-9-22 08:38:13 | 只看該作者
hehe,高科技!
9#
發表于 2013-9-22 08:39:20 | 只看該作者
實在是不明白樓主你在說什么。。。。。不明覺厲!
10#
發表于 2013-9-22 09:07:10 | 只看該作者
復雜
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