作者Honor1984 (希望愿望成真)
看板TransPhys
标题Re: [力学] 100中兴 卫星脱逃速率
时间Wed Jun 26 01:34:17 2013
※ 引述《shiamuaoi (葵)》之铭言:
: [单元] 重力场与重力位能
: [来源] 100中兴 电机系
: [题目]
: A satellite moves in a circular orbit just above the surface of a planet,
: assumed to offer no air resistence. If the satellite's orbit speed is v, the
: escape velocity from the planet is
: (A)v (B)(根号2)v (C)(根号3)v (D)2v (E)(2根号2)v
: [想法]
: 我的想法是 总能E=U+K =-0.5U =-K K=(1/2)mv^2
: 所以 (1/2)m(脱逃速率)^2 -K =0 → 脱逃速率=v
这一步不对
你用了E = -K的关系
这个是"绕星球"的总能 = 位能 + 动能
既然E都包含了动能(此动能不是随随便便要什麽就有什麽 这要和位能搭配)
你又再加个(1/2)m(脱逃速率)^2代表什麽意思?
(1/2)m(v_1+v_2)^2 =/= (1/2)m(v_1)^2 + (1/2)m(v_2)^2
可以脱逃的总能 = 位能 + 动能,至少要 >= 0
而星球表面的位能 = -GmM/R
卫星位於星球表面的动能 = (1/2)m(脱逃速率)^2
既然称为可达成脱逃的总能
表示物体可以到无穷远的地方 且 动能 >= 0
没有耗散做功的情况下
从星球到无穷远处的过程中能量都是相同的
所以在星球表面可以逃脱的总能 = 在无穷远处的总能 值要相同
已知在无穷远处 U = 0 K>=0 我们只要求可刚好达到逃脱的速度 所以无穷远处K=0
这样就变成 -GmM/R^2 + (1/2)m(脱逃速率)^2 = 0 + 0
=> 脱逃速率就可以求出来了
: 但解答是
: GMm/R^2=mv^2/R GM=Rv^2
这一步是算力
不是位能
殊途同归
因为位能是从力做功来定义的
: 再由力学能守恒
: (1/2)m(脱逃速率)^2 -GMm/R = 0
: →脱逃速率=(2GM/R)^1/2
: 代入前面求出的GM值 脱逃速率=(根号2)v ---answer
: 我不懂的是
: 解答的写法好像算的是位能
: 但卫星自己也有运动 (有orbit speed)
: 那它自身的动能跑到哪去了...?
星球表面处 K = (1/2)m(脱逃速率)^2
无穷远处 K = 0
因为在往无穷远处移动的时候
星球的引力做负功
卫星越来越慢
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◆ From: 128.220.159.5
1F:推 Louisdoudou:这题目一开始就说了脱离需要多少速度,也就是说速度要 07/01 10:53
2F:→ Louisdoudou:到多少才可以把位能的部分填补变成零。 07/01 10:53
所以呢?
你这两行难道不是重复我这篇在说的事情?
那这样还有什麽疑问?
3F:→ Honor1984:脱离的意思是总能>=0 可以到无穷远处 又可以有任意动能 07/01 13:36
题目清楚的说一开始卫星就已经在近地球表面高度(位能=-GMm/R)绕地球转了(v)
如果要从星球脱离 需要多少速度?
可以脱离的速度v'
GMm/2R = (1/2)mv^2
-GMm/R + (1/2)mv'^2 >= 0 => 这不就是我一直在说的总能>=0
(在地表)
=> v' >= sqrt(2) v
这个解答难道有错吗?
4F:→ Louisdoudou:你说的是束缚能,我说的是脱离速度....两者要算的东西 07/09 22:18
5F:→ Louisdoudou:刚好差2倍,束缚能是脱离引力,脱离只是脱离表面引力 07/09 22:19
扯这些名词有什麽帮助
重点是你知道你在做什麽就够了
我文中用的都只是单纯的动能 位能 总能而已
6F:→ Louisdoudou:也就是说,可能你已经满足脱离能,但是还是被束缚着。 07/09 22:25
既然你要讲名词
我们就讲清楚
网路找随便找都有的定义
束缚能:根据物体所在位置及运动状态,使其能到达无穷远处所需补充的最小能量,
Eb+E=E∞,一般情况E∞之值为零,故Eb=-E
脱离能:指的是克服物体所在位置处的位能而达无穷远处所需的能量,与物体的运动状态
快慢无关。
你的束缚能和脱离能根本就弄反了
拿这题来做例子
束缚能 = -E = GMm/2R
脱离能 = GMm/R
这两种能量都是提供给运动物体的
当我提供给题目中的卫星脱离能 GMm/R
难道还无法满足束缚能GMm/2R?
GMm/R < GMm/2R !? 这你发现的新数学不等式吗?
7F:→ Louisdoudou:要清楚知道题目想要什麽QAQ 07/09 22:26
※ 编辑: Honor1984 来自: 128.220.159.5 (07/10 05:10)
8F:→ Louisdoudou:最後一行这有可能,如果两边加负号,就是对的,ㄎㄎ 07/10 08:09
9F:推 Louisdoudou:算了,可能我言词表达不佳,争这没意义,会写就好。 07/10 08:11
10F:→ Louisdoudou:别激动,我前面说错是想说,有两个宇宙速度..... 07/10 08:15
11F:→ Honor1984:脱离能和束缚能都是正的 不可能加负号 07/10 08:49
12F:→ Honor1984:我上面两个式子和第一第二宇宙速度 是一样的 07/10 08:53