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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 5 [, s0 {% }- j* }& k' W
4 j4 a/ G* p1 b* b, V8 ~
大家来做题目吧^^3 O, B9 V6 r# Y. ^0 j- K3 V( ?" c! s5 ]
. A* K4 M& b0 T7 _* b9 h+ h6 V0 j1 i" O
假设一颗铁球,拴了一根绳子。7 J: X2 H9 O$ j0 G9 R% E
: E5 D0 P( R& m3 Q
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。
% e9 p- G  X" p8 c- \  V2 o5 k4 ]% x$ C+ D* ~" X$ I5 f- e# k
该铁球相当于卫星,有点类似于地面上的一个棒棒糖。
* \! r: H0 o' z( A' Q8 w
% F( N1 W" C; S( Q$ [2 N6 R8 y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?
& i4 z  g# _7 E! d0 T7 j: W9 y. w$ e" B
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。. g5 t7 U' ^" }' z

4 [  z4 B/ Z' k% g! i: p计算过程中的未知量,比如铁球重量等等可以进行假设。9 A, v+ @' U* n5 R! [3 E
  E2 |1 y. q; d  S
补充一个图:
: [/ n( G# q, o7 l+ y; n# v1 k7 T, t2 H
  Y& T( A. }) U- Z

. n$ ^# [6 K4 D$ A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。* Z9 I4 ], |* Q1 N, F1 v

1 X2 q0 m& ?/ u3 y) T5 ]现在增加点难度,需要考虑绳子的影响。( h% M# e' g9 S+ |: z- v  x1 ]* q, D
6 b  {) V6 h7 b, m7 t, f4 c8 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。, ^8 h4 c1 w- e: |( F- u. q/ W2 x

2 _7 V6 y6 v1 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。
$ j9 N! t4 W0 I3 x' j) \' B) V/ i
* T$ O9 R$ o2 e1 q8 H2 @# I8 ]7 z: g& a给定一些可能会用到的参数(只是可能)
- W* e  R- g$ I5 H& T铁球质量:1kg+ N, f" j! Y3 R' j" E$ ?) C
绳子直径:10mm
( i; F% Y( w) I4 |绳子线密度:0.1kg/m9 m) `. J" k3 G& g( t3 Q
绳子的刚度:无穷大$ _5 o& K0 @% l1 q

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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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参与人数 1威望 +1 收起 理由
逍遥处士 + 1

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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。
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。
5 N' w, J2 y& F* C& _! l3 a- Z  YG*M*r^-2=r*ω^2
1 n& V7 z9 x8 C4 b' k8 V其中:9 l) _  N/ q) [3 G; ?
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
- ?% H3 f) v8 _0 \3 n# |0 @5 s由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km
' e+ d5 t$ u" j+ K" M( f; e1 n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
  }! d) u/ w1 h( T; x* T( ]( \8 c) \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) h/ D( q5 z, D* t
G*M*r^-2=r*ω^2
% y9 k; ^  H1 P  G1 y9 R, K4 D其中:
7 t- I6 p  N" s* G2 C4 \
谢谢,绳子的自重也需要考虑: r* x6 O) u& H# x3 K
  I; P; n! l: h7 |% |% i

" Y1 @7 K1 {  r/ s$ d
发表于 2013-9-22 07:35:45 | 显示全部楼层
有深度
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。
/ Y: D7 h1 {5 [# ]* Y3 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
发表于 2013-9-22 08:38:13 | 显示全部楼层
hehe,高科技!
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!
发表于 2013-9-22 09:07:10 | 显示全部楼层
复杂
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