[讨论]

卫星的运动轨迹显示了无线电通讯的空间

2019-11-4 16:36:15 946

0 卫星的运动轨迹显示了无线电通讯的空间一颗人造地球卫星的运动轨迹在下图讨论一个弹射器的轨迹中, 我们假设弹射器上的重力(它的重量是w)有相同的幅度和方向在轨迹的所有点上.如果弹射器保持接近地球表面,可以大致满足这些条件, 同样如果轨迹小于地球的半径.在这些条件下(如果可以忽视空气阻力), 轨迹是一个抛物线. 图5-17 一个物体的不同的弹射轨迹,以不同的初速度从A点方向AB. 在现实生活中，重力指向地球的中心，并且反比于到地心距离的平方，所以它的方向和幅度均不是常数。可以显示在指向一个固定点的一个反平方力的作用下，轨迹一定总是一个圆锥形的部分（椭圆，园，抛物线或者双曲线）。假如能够建造一座非常高的塔如图5-17，在塔的顶部水平AB方向从A点发射一个弹射器。如果初始速度不太大，轨迹会像是编号（1），它是椭圆的一部分，一个焦点是地心C。如果轨迹太短，改变w的方向和幅度可以忽视，椭圆近似于一个抛物线。轨迹编号（2）到（7）演示了增加初速度的影响。（2）号轨迹还是一个椭圆的一部分。（3）号轨迹，刚刚脱离了地球，是一个完整的椭圆，并且弹射器件成为了一个地球人造卫星。当它返回A点的速度是等同于它的初始速度，并且在力没有减退时它会无限地重复它的运动。当人造地球卫星返回A点时地球的自转会把高塔移动到另一个点,但不影响轨道. （4）号轨迹是轨道中的一种特殊情况一个圆。（5）号轨迹又是一个椭圆，（6）号是一个抛物线，及（7）号是一个双曲线。轨迹（6）和（7）不是接近的轨道；对于这些弹射器绝不会返回到它的出发点。为了简单我们应该仅仅考虑圆形轨道；许多人造地球卫星有非常近似的圆形轨道。提供必要的向心加速度的力是地球（质量mE）对卫星（m）的重力吸引力。如果圆形轨道（从地心起测量）的半径是r，那么重力由GmEm/r2给出，如图示讨论。这是等于卫星的质量m和它的加速度v2/r的乘积。所以对于一个圆形的卫星轨道，牛顿的第二定律要求当这是求解v时，结果是 (5-37）关系式显示一旦轨道的半径指定，不可以任意选择卫星的速度，而一定是由方程式（5-37）给出。轨道的半径还关系到转一圈所需的时间，称为卫星的周期，或者每单位时间的转数，称为频率f。我们首先注意到和f 相反地关联；=1/f.下一步，速度等于一转旅行（周长）的距离除以一圈所需的时间。所以 (5-38) 求解可以得到，并且结合方程式（5-37）： (5-39）这些量也可以表示为地球的半径R和它的表面的重力加速度g。来自方程式（4-8）， . 使用它消掉方程式（5-37）和（5-37）中的量得到， , (5-40) . (5-41) 这些关系式显示了较大的轨迹对应于较长的周期和较慢的速度。加速度由a= (不是v2/R!)？也可以用g表示： . (5-42) 这是在半径r处的重力加速度；卫星如任何弹射物，是一个自由落体。就像期望的一样，在地球的表面加速度小于g，以半径的平方的比值。例如一颗卫星在地球表面上空高度300公里（km）（大约200英里（miles））以一种圆形轨道旋转。 a）卫星的速度是什么，假设地球的半径是6，380公里（km）并且g是9.8m/s2? 我们有 R=6380公里（km）=6.38X106米（m）以及 r=6380km+300km=6680km=6.68X106米（m）。从方程式(5-40)，英里/时（mi/hr）. 交替地，可以使用方程式(5-37)。地球的质量是mE=5.98X1024公斤（kg），所以我们有：米/秒（m/s）. b) 周期是多少？ (小时) c) 卫星的径向加速度是多少？ a=v2/r=8.94m/s*2(米/秒平方) 这是等于地球上空300公里高度上的自由落地加速度。我们的讨论大约关注于人造地球卫星的运动，但是应该明确它也可以应用于任何物体的圆形运动，在一个固定的物体对它的重力吸引力作用下。其它类似的运动的例子是我们的月亮绕着地球，木星的月亮绕着木星，以及行星绕着太阳，都是接近于圆形轨道。事实上，历史上行星的运动研究在物理学的发展中起到了关键性的作用。约翰尼斯·开普勒（1571-1630）花费了数年辛勤地分析了星球的运动，基于他的准确的测量工作，由丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546-1691）做出。开普勒发现行星的轨道是椭圆形（近似于圆），而且一颗行星在它的轨道上的周期正比于轨道半径的3/2次方，如方程式（5-39）。但是一直到牛顿才显示（1642-1727），用他的运动和重力定律帮助，即行星的这种行为可以理解，基于他发展的非常相同的物理原理分析的类似地球行星的运动。三百年后，从我们的历史观点来看，绝对没有疑问这种牛顿的综合（就像有时称呼的一样）是整个科学历史的上的最大成就，在意义上肯定可以与量子力学的发展相比，相对论的理论，以及对DNA的理解，在我们自己的这个世纪. 地球的自转对重力加速度g的影响因为地球的自转，它不是一个准确的惯性框架的参照，并且地球上一件物体的明显的重量不是准确地等于地球上的重力吸引力。下图,图5-18是地球切掉一部分的图，显示了三位观察者，每一位手持着一根系有绳子质量为m的物体。每一位观察者不注意到地球的自转，认为物体在它的绳子T的张力下的作用处于平衡，并且一个等同相反的力w，我们称它为明显的重量。在地球上的不同的点这是不同的，正如我们所见。如果我们假设地球是园球形对称的，地球的重力吸引力，即真实的重量，我们称为w0. 图5-18 T和w0的合成的力是向心力F，在幅度上等于mv*2/r。地球很大, 通讯期间受到了,自然力重力的影响,和空间的限制,为了加强交流与沟通,把无线电通讯利用的更好,热爱环境,上述图解较为形象地展示了空间. 2019-11-4 0
2019-11-4 16:36:15　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 无线电通讯常识 1139 • 无线电通讯电话和用卫星通讯电话有何区别？ 4327 • 业余无线电通讯入门教材 2028 • 影响无线电通讯距离范围的因素主要都有哪些 9297 • 太阳活动会影响我们的无线电通讯吗 4269 • 移动通信网络中的无线电通讯原理是什么 1380 • 日常的无线电通讯就在大自然的大环境中-地球的电场 977 • DJI FPV无人机为无线电通讯配备八个频道 1592 • 无线电通信,无线电通信的原理是什么? 7667 • 无线电通信是怎么诞生的？ 2268