一组太空人乘太空穿梭机,去修理位于离地球表面高为h的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H,机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭,而望远镜则在穿梭机前方数公里处,如图所示,设G为引力常量,M为地球质量,R为地球半径.
(1)在穿梭机内,一质量为70 kg的太空人的视重是多少?
(2)计算轨道上的重力加速度的值及计算穿梭机在轨道上的速率和周期;
(3)穿梭机须首先螺旋进入半径较小的轨道,才有较大的角速度追上前面的望远镜,用上问的结果判断穿梭机要进入较低轨道应增加还是减少其原有速率,并解释你的答案.
解析:(1)在穿梭机内,太空人处于完全失重状态,任何质量的太空人的视重均为零.
(2)设穿梭机轨道处的重力加速度为g′,其运行速率为v,运行周期为T,则根据F万=F向有G=mg′,得g′=,又G=,得v=
则T==2π.
(3)穿梭机要进入较低轨道应减小其原有速率,使其做向心运动,在较低轨道上,由于r减小了,v增大了,ω一定增大,从而赶上哈勃太空望远镜H.
答案:见解析