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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 / u* E2 R/ q( T
7 E. v$ L3 j& }: j
大家来做题目吧^^: ~; T4 M9 I1 m1 M4 @: }; w
, |9 q- X/ N2 ]
假设一颗铁球,拴了一根绳子。
) x+ s% o# z6 A$ W( A3 j
) `2 v' u8 D8 }! q/ D8 n6 C. s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。
/ ]3 N# S" I' B' z( _# x7 Z, B# Y- Z1 p- W  X. {" w" M
该铁球相当于卫星,有点类似于地面上的一个棒棒糖。
/ @% W5 v; u. S0 G0 s3 B, I+ Y. d7 a4 r- z  P
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?
) j0 Z$ k# b9 C6 Y2 h4 Q4 Y1 Y8 ^4 [
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。8 g% B$ x* j& M$ Y5 n
+ ~: q9 i( y3 [8 g4 }
计算过程中的未知量,比如铁球重量等等可以进行假设。6 c7 j. `4 E1 h  l  J8 V# r

$ T! l: R9 y) v' Q( k# ~4 o" ^+ C. z补充一个图:
, p) u- e% B. P1 _  G. D& ~' o: u) x/ Z- B+ H
; `7 |3 T9 Y) D4 u$ b' i

2 T2 }( o0 Y  q4 c4 V) C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。
  p$ q: v( ~. u) ]  L4 E$ X3 L
# P5 d: {6 K, g; k  v/ C现在增加点难度,需要考虑绳子的影响。" D/ u) G* G  G0 o7 R. l1 a

1 K  n  j, }9 o5 I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。8 X" y9 p2 _% Y: F0 `3 y3 H) I
7 b' P& O; b; S! j9 n
不计空气阻力的影响,也不计绳子和铁球之间的万有引力。
1 G" @! N0 K# a$ X/ ]. H& f: q' g2 W; q& S) t; l. [/ z7 ^/ \
给定一些可能会用到的参数(只是可能)
) `: ^. D1 |# F$ e铁球质量:1kg
) c1 i9 f9 n/ D- U绳子直径:10mm
9 r" B. Q7 ?% ]& u绳子线密度:0.1kg/m  u3 N! }5 J% D" T8 a- J. v* f
绳子的刚度:无穷大8 l& [3 S7 m! k: Y+ T2 k# x

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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。8 U+ ?( X& P# m4 k: \* }
G*M*r^-2=r*ω^2
" \0 m( Q  u0 L; F. j. }: R其中:
2 w8 L; j+ a. i0 BG --- 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4 u/ q% O/ Y$ n! U8 f
由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km$ S) Z4 F/ S4 G
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
. b4 V2 u2 U/ G# b# s" `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。: V0 u- |- I9 \* L4 Q. W
G*M*r^-2=r*ω^2
! _, i1 n" m) O% z8 K6 t3 ]其中:
% o* L( _) h* D$ ?5 q" t. y
谢谢,绳子的自重也需要考虑
4 F# F. W* G% Y: b8 H1 W
8 t! z# d/ y; E" Q; _( `' k. K) g
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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。
& n# c! n$ |* d- z5 w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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