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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
+ j& Z8 I: l- I4 j6 O- c: w5 {9 V6 w* H8 h
大家来做题目吧^^9 ]! t* r0 F  E3 W3 p# ]& {: D
* |6 c7 ^% P$ t: @
假设一颗铁球,拴了一根绳子。
5 T' Z3 |) d9 F4 \, S/ F. L
7 ^) R) s7 a# p* M/ H. x8 V: b9 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。% y8 w3 _( k- D  L# {4 R7 M- Y
1 ^  W. ~/ U  c3 h0 t1 `
该铁球相当于卫星,有点类似于地面上的一个棒棒糖。0 Y4 K8 E# l: H

- g% C2 V6 U" {! A( ]) _4 |( D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?
+ c- x+ @- h! ~4 c( A1 J" j  ]  N& u1 W1 k) g
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。7 k/ k9 |4 J, {; F1 g- ?
# }; c% v8 @0 X  D" }$ j
计算过程中的未知量,比如铁球重量等等可以进行假设。
9 R+ c. N" l# R1 x
1 i! L" S  @. v( J3 V补充一个图:
/ J+ w; f! [6 G) \( b
' S) ?) h$ f4 ]. L  w' A" x" J2 F! {" }: a- A/ P2 n
) P0 z. J' W2 p4 o' q
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。
, S" }$ z. U: Z; Q7 l( z- L$ S* W. h6 l9 ~5 ^- K+ y- t2 b# {% h7 }
现在增加点难度,需要考虑绳子的影响。( W8 x+ F+ t! S3 l* q

! L4 u4 W* ^4 F  r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。
$ x8 X1 Y2 G: \; W6 C- F7 Q. u4 l
1 B8 c2 |. N. k& I5 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。- R; {# g' _( t1 ^3 J
( y0 I. |, R/ s. r3 R
给定一些可能会用到的参数(只是可能)
% j$ S! D/ O" @5 K% F* T铁球质量:1kg- s% Y: ?; n8 @2 X
绳子直径:10mm
5 E1 |' R" J! X5 h; y# S绳子线密度:0.1kg/m, P7 I8 b6 D9 q3 a4 V+ w/ _
绳子的刚度:无穷大; g* s6 W! q2 O' a! u' 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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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 H/ Z$ F. f* G
G*M*r^-2=r*ω^2
3 e/ x3 J" V6 @. I( H其中:) w, B, W' K3 L  b: h" [" T% L
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9 `8 d" Q. }& [1 ~% T' V& Q
由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km1 y3 x# s) D) {, B7 X: B, C' `
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
% P) P" ^5 R# K* u6 @+ p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 E5 y, j6 E  I1 u# K
G*M*r^-2=r*ω^2( W% \& a5 b1 f
其中:
, Y( _5 W2 u# x, s) F/ v3 u
谢谢,绳子的自重也需要考虑
8 ?0 B2 [5 E8 }. i% j0 F! L, ~; w# O+ P: j9 G" S! \
' D; c" D" z8 ~  K# n; b
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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。
& X* T8 i$ k- U3 U! \' v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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