Question

用火箭發(fā)射人造地球衛(wèi)星，假設(shè)最后一節(jié)火箭的燃料用完后，火箭殼體和衛(wèi)星一起以速度v=7.0×10³ m/s繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；已知衛(wèi)星質(zhì)量m=500 kg,最后一節(jié)火箭殼體的質(zhì)量M=100 kg;某時(shí)刻火箭殼體與衛(wèi)星分離，分離時(shí)刻衛(wèi)星與火箭殼體沿軌道切線(xiàn)方向的相對(duì)速度u=1.8×10³ m/s,試分析計(jì)算：分離后衛(wèi)星的速度增加到多大？火箭殼體的速度多大？分離后它們將如何運(yùn)動(dòng)？

Answer 1

7.3×10³ m/s  5.5×10³ m/s  離心運(yùn)動(dòng)（衛(wèi)星）向心運(yùn)動(dòng)（火箭）

解析:

設(shè)分離后衛(wèi)星與火箭殼體相對(duì)地面的速度分別為v₁和v₂,分離時(shí)系統(tǒng)在軌道切線(xiàn)方向上動(dòng)量守恒（m+M）v=mv₁+Mv₂,且u=v₁-v₂,

解得v₁=7.3×10³ m/s,v₂=5.5×10³ m/s,

衛(wèi)星分離后，v₁＞v₂,將做離心運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星將以該點(diǎn)為近地點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng).

而火箭殼體分離后的速度v₂=5.5×10³ m/s＜v,因此做向心運(yùn)動(dòng)，其軌道為以該點(diǎn)為遠(yuǎn)地點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)，若進(jìn)入大氣層，它的軌道將不斷降低，最后將會(huì)在大氣層中燒毀.