圆轨道速度 v
1.00 倍
作为比较基准
关系:v ∝ 1/√r
天体运动 · 圆轨道
把轨道半径拉远一点:卫星并不是“飞得更快”,而是在万有引力恰好充当向心力时,换上一组彼此牵连的速度、周期和加速度。
这里的 r 是“卫星到地心的距离”,不是卫星离地面的高度。用方向键也能微调滑块。
圆轨道条件:F万 = mv²/r。万有引力提供向心力;半径一变,能保持圆轨道的速度也必须跟着变。
下方均以 r = 4R 时的量为 1 倍作比较。
联动结果
1.00 倍
作为比较基准
关系:v ∝ 1/√r
1.00 倍
作为比较基准
关系:T ∝ r3/2
1.00 倍
作为比较基准
关系:a ∝ 1/r2
你可能会想:轨道变大一圈,卫星不是要走更远的路吗,速度应该更大吧?注意,圆轨道卫星的速度不是随便选的。r 变大时,万有引力变小,能使卫星拐出圆弧的向心作用也变弱,所以圆轨道速度反而减小;但路程增加得更明显,周期仍然变大。
如果轨道半径从 4R 调到 8R,速度、周期、向心加速度分别是原来的多少倍?先别急着看答案。
速度约为 0.71 倍,周期约为 2.83 倍,向心加速度为 0.25 倍。容易错在把“半径加倍”误认为三个量都简单地加倍或减半;它们与 r 的关系并不相同。