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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
7 Z- S9 y6 W: i, I  E& A+ ~2 g2 e1 A4 Z' o7 h* i
大家来做题目吧^^
, M, [& Q8 ~, {; }0 c: Q8 v+ X3 Y4 g3 W0 a' a( ?; c0 Q1 Z# a0 X, j
假设一颗铁球,拴了一根绳子。8 n3 c& E' N/ \" P+ f  ~
9 o+ F& @0 B  ~' W) ?
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。
( r9 c* A5 H: n% q8 \- M  ]9 t/ p4 j$ y1 f# `1 X7 g0 n6 w( s
该铁球相当于卫星,有点类似于地面上的一个棒棒糖。0 y4 g  K6 c, ~" ]' E! r# a0 N
! Y% V% a) S8 u# o6 z( z" m, S% P+ r
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?
2 G1 H+ M$ K5 ^2 Q4 l2 {: H" ^7 O- P! M- S5 O
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。
4 A- q* V" {$ M) ]) ?! I( ~/ n+ D% c0 V+ X9 v
计算过程中的未知量,比如铁球重量等等可以进行假设。
* A% ?7 ^8 L9 ^/ \
  m5 Q, }6 I  v: H5 N' q8 Z补充一个图:
( C& K3 y, K# [) C  K1 }
( T* k4 O1 _& @& z8 [0 d, r# A6 @1 ~5 ~0 N. m
' q5 P$ L4 [/ u4 k5 R6 U; b! [
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。6 h0 O3 O8 M/ L6 h/ J% i" Q

! ^# n+ A  B! h1 m现在增加点难度,需要考虑绳子的影响。
' p2 x. h+ M+ [. D$ r
; r  i. g) H& ^& [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。% W6 Y- \( t( [  F# E* C5 y4 ~
' e9 c/ l9 s) B  @
不计空气阻力的影响,也不计绳子和铁球之间的万有引力。: o( m. D. L/ H% P4 \7 H

6 F! K5 I. X% u7 h给定一些可能会用到的参数(只是可能)* @1 g. s; ]1 u5 X2 c
铁球质量:1kg8 r. q/ a3 F% ^1 F
绳子直径:10mm
$ ?( Y  z6 L/ n! N* L; ~绳子线密度:0.1kg/m
! i* D- O8 ^, d" i: q2 i* p绳子的刚度:无穷大2 I4 J5 i4 {2 K( w5 u3 l, I1 v' ^# P

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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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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。; B; p' l1 i- f0 ^1 n0 k* z
G*M*r^-2=r*ω^2. c2 p6 Q+ p5 ?" |
其中:
. I+ F6 g5 H, M" ~  WG --- 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
* e* M& T1 U/ ^1 A9 o2 \由等式得: r=(G*M*ω ^-2)^(1/3)=4.22*10^7m=4.22*10^4 Km; \, v3 {4 m6 ~! B
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 # L' b4 t4 O7 B- c, g' 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。
) R! c; p0 s, G7 p& S& ?G*M*r^-2=r*ω^2
7 D, ]0 h  L+ v其中:
- [2 o' T$ F. J, _1 p
谢谢,绳子的自重也需要考虑3 M5 g$ e. J* N" w: b

9 O$ A; B# g5 }. }0 ^/ P" C3 C
) C" `; x- U6 l6 t: U% M; g9 F/ E
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。+ F" H5 b8 L. y  n7 ~
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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