宇宙速度課件

4人造衛(wèi)星宇宙速度第1頁一、人造衛(wèi)星發(fā)展歷程衛(wèi)星是某些自然或人工在太空中繞行星運動物體19世紀中葉俄羅斯學者齊奧爾科夫斯基首先提出制造人造衛(wèi)星構想（噴氣推進多級火箭）第一顆人造地球衛(wèi)星何時何地發(fā)射成功1957年10月4日蘇聯(lián)第一艘載人飛船何時何地發(fā)射成功1961年4月12日蘇聯(lián)加加林東方一號載人飛船人類何時登上月球1969年7月16日9時32分，美國阿波羅11號升空，19日進入月球軌道，20日下午4時17分著陸，10時56分阿姆斯特朗踏上月面

對個人來說，這不過是小小一步，但對人類而言，卻是巨大飛躍第2頁我國航天成就2023年10月24日嫦娥一號月球探測器發(fā)射成功1970年4月24日我國第一顆人造衛(wèi)星升空。第3頁2023年10月15日神舟五號楊利偉2023年10月12日神舟六號費俊龍聶海勝2023年9月25日神舟七號翟志剛劉伯明景海鵬第4頁火箭發(fā)射第5頁人造衛(wèi)星第6頁300數年前，牛頓提出構想地面上物體，如何才能離開地球問題：？二、宇宙速度第7頁地面上物體，如何才能離開地球問題：？300數年前，牛頓提出構想第8頁辦法：萬有引力提供物體作圓周運動向心力問題：以多大速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

,地球質量M=5.89×1024kg,地球半徑R=6400km)

發(fā)射速度：從地球表面發(fā)射出去時瞬時速度該速度求法尚有其他辦法嗎？第9頁=mg=V====7.9Km/s第10頁1、第一宇宙速度（圍繞速度）v1=7.9km/s說明：（１）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星最小速度，發(fā)射速度低于它，衛(wèi)星將落回地面而不能繞地球運轉；

（２）等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動；思考：假如衛(wèi)星發(fā)射速度大于7.9km/s，衛(wèi)星將如何運行？

第11頁11.2km/s>v>7.9km/s11.2km/s16.7km/s宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度7.9km/s第12頁２、第二宇宙速度v2=11.2km/s

1、第一宇宙速度v1=7.9km/s3、第三宇宙速度v3=16.7km/s思考：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪個難度大？哪個需要發(fā)射速度大？第13頁三、人造衛(wèi)星動力學關系地球運行速度：衛(wèi)星在圓周軌道上運動線速度。第14頁第15頁思考1：對于繞地球運動人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，線速度越（2）離地面越高，周期越（3）離地面越高，角速度越（4）離地面越高，向心加速度越小大小小思考2：我們能否發(fā)射一顆周期為80min衛(wèi)星嗎？=84.85min第16頁練習1：有兩顆人造地球衛(wèi)星，均繞地球運行，已知它們軌道半徑之比r1：r2=4:1，求衛(wèi)星：（1）線速度之比；（2）角速度之比；（3）周期之比；（4）向心加速度之比；第17頁動力學特點：繞中心天體做穩(wěn)定圓周運動問題：1、圓心為中心天體中心2、F合=F向指向圓心，無切向分力，故一定做勻速圓周運動3、關鍵方程：F合=ma合=G=mgˊ=F向=ma向=

=mrω2==42mrf2=42mrn2

a合==gˊ=a向=

=rω2=

42rf2=42rn2

4、在該圓周軌道上物體一定處于完全失重狀態(tài)。5、7.9Km/s是最大運行速度，是最小地面發(fā)射速度。6、黃金代換:GM=gR2充足利用地面重力加速度這一已知條件第18頁四、地球同步衛(wèi)星1.周期T=24h2.軌道平面在赤道平面內第19頁第20頁1.周期T=24h2.軌道平面在赤道平面內3.離地高度h=

36000km4.r、v大小、ω、T、an大小“所有固定”五、軌道變化第21頁有關變軌分析：在近地點A：圓周軌道上速度為VA=F合=F向=ma合=ma向=當VA增大時，衛(wèi)星將進入橢圓過渡軌道。在遠地點B：設橢圓軌道上速度為VB，該速度太小，引力大于所需向心力，衛(wèi)星將被拉向地球做向心運動，當VB增大，使所需向心力與引力與相等時，衛(wèi)星又沿更大軌道做圓周運動。沿圓軌道經A點與沿橢圓軌道經A點時速度大小不一樣，但加速度相同，B點情況與之類似。B第22頁v1v2v2<v1v20發(fā)射速度運行速度v20>v10第一宇宙速度為：最_____運行速度