(1)为了尽量节省发射卫星时需的能量,可以借助地球的自转,故发射运行在赤道面上的卫星应该是由西向东转.
发射之处,由于地球的自转,使得卫星具有一初速度,其大小为:
v′=
=2πR T
=470m/s2×3.14×6.4×103
24×3600
故节约的能量为由于地球自转而获得的动能:
Ek=
mv′2=1 2
×2×103×4702J=2.2×108J1 2
(2)卫星在地球附近绕地球做圆周运动时重力提供向心力,设卫星做圆周运动的速度为v(即卫星对地心的速度),则有:
mg=m
v2 R
解得:
v=
=
gR
m/s=7900m/s=7.9km/s
9.8×6.4×106
故卫星相对地面的速度应为:
v0=v-v′=7.9km/s-0.47km/s=7.43km/s,保留两位有效数字,四舍五入得:v0=7.4km/s
答:
(1)发射运行在赤道面上的卫星应该是由西向东转.
与地球没有自转相比较,火箭发射卫星时可节省2.2×108J的能量.
(2)火箭使卫星运行的速度相对于地面应达到7.4km/s.