(1)设卫星的质量为m,地球的质量为M,根据万有引力定律,
物体在地球表面附近满足
=mg,GMm R2
第一宇宙速度是指卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,
卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力,即
=mGMm R2
,V2 R
联立解得:V=
.
gR
(2)根据卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力得:
=mGMm r2
r,r=R+h4π2
T2
联立解得:T=2π
(R+h)3
gR2
(3)质量为m的人站在赤道上受到重力和支持力,处于平衡状态,
质量为m的人站在赤道上受到的万有引力F=
,GMm R2
若考虑地球自转,自转周期为T,质量为m的人站在赤道上需要的向心力F向=
,
4π2R T2
所以F=
=mg+F向,GMm R2
质量为m的人站在赤道上受到的支持力FN=mg=
-GMm R2
,
4π2R T2
答:(1)第一宇宙速度v1的表达式是
;
gR
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,卫星的运行周期是2π
.
(R+h)3
gR2
(3)质量为m的人站在赤道上受到的支持力是
-GMm R2
.
4π2R T2