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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
  {8 }% W, l' m4 d! Q; m  d# G9 }! W. P% J7 j5 m# b6 ?, I
大家来做题目吧^^2 c) h  x  I4 i4 g* n
) y8 I# M7 c# v- K# e4 y
假设一颗铁球,拴了一根绳子。* ]& _, j- z* S6 U3 X) W
4 N% C# R  e: \7 t  Z. H1 j( ]' \. k7 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。
- t, v% m  s/ o( u9 e1 c' m. y/ m4 U) }5 j# }
该铁球相当于卫星,有点类似于地面上的一个棒棒糖。
6 C5 ~# F6 m1 f* t, F8 b# \' {( F( K6 N6 B2 A+ m9 [/ W  P3 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?
# k5 J# c. y& ^) J* J0 `& c4 r& ?. L  ?* U; i2 b; 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。3 A2 V/ ~: Y$ l% Z

) @& X5 m  g, }+ D3 M7 c1 \计算过程中的未知量,比如铁球重量等等可以进行假设。% V2 h( p) }8 u8 F  l

1 G. t" M# r% X( q7 @0 j7 t补充一个图:
' H2 I/ i* y1 E- b$ A+ G1 }: T
6 ^1 g" v3 Q- K7 Q- h; T, ~+ H* s6 f

* a& o" r* b8 Y) ]  U* y* {1 P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。
! R2 ]  i5 g* S$ Q0 X4 r/ u
' O, t- `' a+ R6 c& k/ x+ d, l$ s现在增加点难度,需要考虑绳子的影响。
3 {, T! N- L, C% |
; s1 w8 L6 {, L! g# C. w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。$ G4 u3 P: F4 ]7 h

" S) i9 K+ H6 c: {5 n, _" k不计空气阻力的影响,也不计绳子和铁球之间的万有引力。
3 L/ ]# u8 x& Z* \% C1 M
( D$ |1 x7 j( s) R; H! L. B3 E给定一些可能会用到的参数(只是可能)4 W: z& Z  X6 I- y5 O% A( G
铁球质量:1kg
% S& B5 B9 H! I4 X  ^' O绳子直径:10mm
0 t5 o+ l, S5 ~) O- ^绳子线密度:0.1kg/m4 |8 b" q& \+ c
绳子的刚度:无穷大  O+ q7 y; l" N+ f' Q9 L) H

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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。6 m# t, D! W, A9 m6 I& W  H
G*M*r^-2=r*ω^2
7 T* o; Y! _9 V; r( u其中:% X( d1 S* W8 V) d- E8 T7 n7 [
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* Z6 l7 {+ B, n6 `4 V+ Y
由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km0 h1 H& \4 `$ U( _( }8 |" W) ]& j4 O
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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fmdd + 1

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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
" V$ V# R7 y3 A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。: k' z4 r: O2 F2 d, n( D& n* v
G*M*r^-2=r*ω^2
) U% K7 L5 U$ W. e5 m$ }其中:

2 o7 j4 ?9 c5 J% X* p% v( o  J& u谢谢,绳子的自重也需要考虑
& v- v. P) L+ B( j! s4 s2 _& w* I' o5 g  I/ M. N5 x

3 t5 \) Z0 x, E( ^1 `# t
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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。
# z. ^- D1 R! j' L  o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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