Ở độ cao bằng 7/9 bán kính Trái Đất có một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều xung quanh Trái Đất. Biết gia tốc rơi tự do ở mặt đất là 10m/s2 và bán kính Trái Đất là 6400km. Tốc độ dài và chu kì chuyển động của vệ tinh lần lượt là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiKhi vệ tinh bay quanh Trái Đất thì lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.\(\begin{array}{l} {F_{hd}} = {F_{ht}} \Leftrightarrow G\frac{{mM}}{{{r^2}}} = m\frac{{{v^2}}}{r} \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{GM}}{r}} \\ r = R + h = R + \frac{7}{9}R = \frac{{16{\rm{R}}}}{9}\\ \to v = \sqrt {\frac{{GM}}{{\frac{{16{\rm{R}}}}{9}}}} = \frac{3}{4}\sqrt {\frac{{GM}}{R}} \end{array}\)
Mặt khác: Gia tốc rơi tự do của vật ở mặt đất:
\(\begin{array}{*{20}{l}} {g = \frac{{GM}}{{{R^2}}} \Rightarrow GM = g{R^2}}\\ {v = \sqrt {\frac{{g{R^2}}}{{\frac{{16{\rm{R}}}}{9}}}} = \sqrt {\frac{{9gR}}{{16}}} }\\ { = \sqrt {\frac{{9.10.6400000}}{{16}}} = 6000m/s} \end{array}\)
Ta có:\(\begin{array}{l} T = \frac{{2\pi }}{\omega }\\ v = \omega .r = \omega .\frac{{16{\rm{R}}}}{9} \to \omega = \frac{{9v}}{{16R}}\\ T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{{\frac{{9v}}{{16R}}}} = \frac{{32\pi R}}{{9v}} = \frac{{32\pi 6400000}}{{9.6000}} = 11914,8s = 3,3h \end{array}\)
Vậy chu kì chuyển động của vệ tinh là: 3,3 giờ.
Câu hỏi liên quan
-
Một ô tô khối lượng m di chuyển với vận tốc không đổi đi qua đỉnh của cầu vồng lên. Phản lực pháp tuyến N của mặt đường lên ô tô tại điểm đó là:
-
Một người buộc một hòn đá khối lượng 400 g vào đầu một sợi dây rồi quay trong mặt phẳng thẳng đứng. Hòn đá chuyển động trên đường tròn bán kính 50 cm với tốc độ góc không đổi 8 rad/s. Lấy g = 10 m/s2. Lực căng của sợi dây ở điểm thấp nhất của quỹ đạo là
-
Một vật đang chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực hướng tâm F. Nếu bán kính quỹ đạo gấp hai lần so với trước và đồng thời giảm tốc độ quay còn một nửa thì so với ban đầu, lực hướng tâm
-
ật khối lượng 0,1kg quay trong mặt phẳng thẳng đứng nhờ một dây treo có chiều dài l = 1m, trục quay cách sàn H = 2m. Khi vật qua vị trí thấp nhất, dây treo đứt và rơi xuống sàn ở vị trí cách điểm đứt L = 4m theo phương ngang. Tìm lực căng của dây ngay khi dây sắp đứt.
-
Một vật nhỏ khối lượng 250 g chuyển động tròn đều trên quỹ đạo bán kính 1,2 m. Biết trong 1 phút vật quay được 120 vòng. Độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn của vật là
-
Một vật khối lượng 200g đặt trên mặt bàn quay và cách trục quay 40cm. Khi bàn quay với tốc độ 72 vòng/min thì vật vẫn nằm yên so với bàn. Tính độ lớn lực ma sát nghỉ của bàn tác dụng lên vật?
-
Tính áp lực của ô tô 4 tấn đi qua điểm giữa cầu với tốc độ 72km/h, lấy g = 10m/s2. Trong trường hợp cầu phẳng.
-
Một vệ tinh khối lượng 100 kg, được phóng lên quỹ đạo quanh Trái Đất ở độ cao mà tại đó nó có trọng lượng 920 N. Chu kì của vệ tinh là 5,3.103 s. Tính khoảng cách từ bề mặt Trái Đất đến vệ tinh. Biết bán kính Trái Đất là 6400 km.
-
Một vật khối lượng 200 g đặt trên mặt bàn quay và cách trục quay 40 cm. Khi bàn quay với tốc độ 72 vòng/min thì vật vẫn nằm yên so với bàn. Tính độ lớn lực ma sát nghỉ của bàn tác dụng lên vật.
-
Một ô tô có khối lượng 2,5 tấn chuyển động với tốc độ 54km/h đi qua một chiếc cầu lồi có bán kính cong 1000m. Lấy g = 10m/s2. Áp lực của ô tô nén lên cầu khi ô tô ở vị trí mà đướng nối tâm quỹ đạo với ô tô tạo với phương thẳng đứng một góc 300 là:
-
Vòng xiếc là một vành tròn bán kính R = 8m, nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Một người đi xe đạp trên vòng xiếc này, khối lượng cả xe và người là 80kg. Lấy g = 9,8m/s2, tính lực ép của xe lên vòng xiếc tại điểm cao nhất với vận tốc tại điểm này là v = 10m/s.
-
Tìm phát biểu sai về hệ qui chiếu phi quán tính và lực quán tính:
-
Một vật nhỏ khối lượng 250g chuyển động tròn đều trên quỹ đạo bán kính 1,2m. Biết trong 1 phút vật quay được 120 vòng. Độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn của vật là:
-
Bán kính Trái Đất là 6400km. Tính tốc độ dài lực hấp dẫn tác dụng lên vệ tinh khối lượng 600kg chuyển động tròn đều quanh trái đất ở độ cao bằng bán kính trái đất, lấy g = 9,8 m/s2.
-
Trong môn quay tạ, một vận động viên quay dây sao cho cả dây và chuyển động gần như tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang. Muốn tạ chuyển động trên đường tròn bán kính 2m với tốc độ dài 2m/s thì người ấy phải giữ dây với một lực bằng 10N. Hỏi khối lượng của tạ bằng bao nhiêu?
-
Một ôtô khối lượng 2,5 tấn chuyển động qua một cầu vượt với tốc độ không đổi 54km/h. Cầu vượt có dạng một cung tròn, bán kính 100m. Tính áp lực của ôtô của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất của quả cầu. Lấy g = 9,8m/s2.
-
Một tài xế điều khiển một ôtô có khối lượng 1000 kg chuyển động quanh vòng tròn có bán kính 100m nằm trên một mặt phẳng nằm ngang với vận tốc có độ lớn là 10m/s. Lực ma sát cực đại giữa lốp xe và mặt đường là 900 N. Ôtô sẽ
-
Một máy bay thực hiện một vòng nhào lộn bán kính 400m trong mặt phẳng thẳng đứng với vận tốc 540km/h. Tìm lực do người lái có khối lượng 60kg nén lên ghế ngồi ở điểm cao nhất của vòng nhào lộn.
-
Một bàn nằm ngang quay tròn đều với chu kì T = 2 s. Trên bàn đặt một vật cách trục quay R = 25 cm. Hệ số ma sát giữa vật và bàn tối thiểu bằng bao nhiêu để vật không trượt trên mặt bàn. Lấy g = 10 m/s2, π2 = 10.
-
Vòng xiếc là một vành tròn bán kính R = 8 m, nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Một người đi xe đạp trên vòng xiếc này, khối lượng cả xe và người là 80 kg. Lấy g = 9,8 m/s2, tính lực ép của xe lên vòng xiếc tại điểm cao nhất với vận tốc tại điểm này là v = 10 m/s.
