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设地球的质量为M,半径为R,其自转角速度为ω,则地球上空的同步卫星离地面的高度是(  ) A. GMω3-R B. 3GMω2-R C. 2R D. 3GMω2-R

设地球的质量为M,半径为R,其自转角速度为ω,则地球上空的同步卫星离地面的高度是(  ) A. GMω3-R B. 3GMω2-R C. 2R D. 3GMω2-R

好的,我们先一步步来分析这道题。


1. 理解题意
同步卫星的角速度等于地球自转角速度 ω\omega,周期 T=2πωT = \frac{2\pi}{\omega}
设卫星质量为 mm,轨道半径为 rr(从地心算起)。


2. 根据万有引力提供向心力

GMmr2=mω2r\frac{GMm}{r^2} = m\omega^2 r

这里 GG 是引力常数,MM 是地球质量,ω\omega 是自转角速度。


3. 简化方程
两边消去 mm

GMr2=ω2r\frac{GM}{r^2} = \omega^2 rGM=ω2r3GM = \omega^2 r^3r3=GMω2r^3 = \frac{GM}{\omega^2}r=GMω23r = \sqrt[3]{\frac{GM}{\omega^2}}

 



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