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计算绳子的长度,大家来做题目吧^^

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发表于 2013-9-21 23:17:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 fmdd 于 2013-9-22 07:40 编辑
+ b/ b+ X$ H- N/ D! G# \/ X
2 r& w3 F' S; P$ ~! t大家来做题目吧^^
9 f! O9 U/ d3 t1 x2 t- q
! ?% u- t# x3 _( H& }1 {假设一颗铁球,拴了一根绳子。
, H6 e: p% e8 w: x$ R' j$ ]1 ]/ {6 d% w+ E/ V/ t( [
该铁球位于地球赤道上方,绳子垂直于地面向下,铁球相对于地面保持静止。
4 f- _$ ~. S8 ^
( _' o. }9 Z' B7 L+ J, x该铁球相当于卫星,有点类似于地面上的一个棒棒糖。: Z1 c6 x# h) |+ R8 w' e0 x
9 n) h& Q1 \, o9 X) J9 C" N. }) O
假设绳子密度是均匀的,而且足够结实不会被拉断,请问绳子需要有多长?7 R; A7 T! V0 Y2 R1 t

. d( b) w% p1 V各物理量可以百度,比如重力加速度g、万有引力常数G、可以百度得到。
6 z/ V! H( |. G* k6 W
  N2 Y# A0 E4 |计算过程中的未知量,比如铁球重量等等可以进行假设。3 P* ^: H) {9 V1 y( \

7 Y1 j/ K! c6 l: t" a: A+ d补充一个图:$ j- d$ s% g9 ^' O
3 V0 L. u2 Y! G/ c$ d! z
* i7 c2 k! c' c* N
$ O8 |. L! P" `5 t2 I, ]: T
谢谢"探索号QM"的答题,他的计算模型中,是假设绳子对铁球无任何影响。" y8 g4 l# x: U9 i( D6 W8 ~" e
7 g/ A+ g1 h( D9 Y! R4 Y
现在增加点难度,需要考虑绳子的影响。  ~4 A5 H/ K& o' f8 B* Q+ E
  _* p/ ]/ y) ^9 t2 |
由于有绳子的拖累,铁球需要有更大的离心力,才能带着绳子相对于地面保持静止。
1 C7 k5 _8 m% ~1 s5 m: e
' t; r4 Z7 e6 A+ S' Z+ c不计空气阻力的影响,也不计绳子和铁球之间的万有引力。
  l( u% o& J' O5 B) G3 u4 j( x% k5 F9 Z, S: a9 k1 U
给定一些可能会用到的参数(只是可能)% I" O2 U$ Y% z, A5 J+ Z3 ^% k
铁球质量:1kg
2 C4 q: D9 ^: E  E. A  M绳子直径:10mm7 m; |. n6 P4 P+ v# K2 D! s% x
绳子线密度:0.1kg/m% {* ]- f3 z+ h: K% t6 S
绳子的刚度:无穷大! |( i4 I) _9 S+ i, C

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发表于 2013-9-22 01:10:57 | 显示全部楼层
...地球同步卫星?

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发表于 2013-9-22 01:45:23 | 显示全部楼层
同步卫星的轨道半径有定数的,度娘。
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发表于 2013-9-22 05:38:44 | 显示全部楼层
如果只考虑地球自转,那等式建立的概念是重力加速度等于离心加速度。* [- r: ~/ f. Q. K- {7 m+ @
G*M*r^-2=r*ω^2& e' j( E3 n' T) Y6 [
其中:
) F1 w7 g2 H* I3 W7 {G --- 重力常数,6.67*10^-11(m^3/(kg*s^2));  M --- 地球质量,5.97*10^24kg;  ω --- 自转角速度,7.27*10^-5 rad/s ; r --- 该球离地心距离: H8 L) g# l& d/ d7 j1 v; A
由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km
! }9 O! D  t" I& j/ y$ U: a  A/ \, O- V/ a绳子长度是r减去地球赤道半径,即:4.22*10^4-6378=35822 Km.

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 楼主| 发表于 2013-9-22 07:02:00 | 显示全部楼层
探索号QM 发表于 2013-9-22 05:38 ' B3 v$ G) T: _# S4 G
如果只考虑地球自转,那等式建立的概念是重力加速度等于离心加速度。
+ M) A1 c3 j' E0 g' mG*M*r^-2=r*ω^22 u3 P6 `0 h2 Z3 Q! G" t
其中:
1 `# b! _( g2 k) h
谢谢,绳子的自重也需要考虑
. m* [3 K! q. x2 H" I$ [# I, B( X( \$ M. l$ ~# u6 e

- h! c. |' G! S1 M, G0 W
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发表于 2013-9-22 07:35:45 | 显示全部楼层
有深度
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发表于 2013-9-22 07:40:10 | 显示全部楼层
同步卫星的高度为H = 35,786公里。0 v1 [1 G6 f$ ~& |' u6 S
铁球重量无关,是不是绳子重心在H上就可以了?那绳子就是2H
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发表于 2013-9-22 08:38:13 | 显示全部楼层
hehe,高科技!
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发表于 2013-9-22 08:39:20 | 显示全部楼层
实在是不明白楼主你在说什么。。。。。不明觉厉!
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发表于 2013-9-22 09:07:10 | 显示全部楼层
复杂
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