“和平號”太空站已於今年3月23日成功地墜落在太平洋海域,墜落過程可簡化為從一個近圓軌道(可近似看作圓軌道)開...
問題詳情:
“和平號”太空站已於今年3月23日成功地墜落在太平洋海域,墜落過程可簡化為從一個近圓軌道(可近似看作圓軌道)開始,經過與大氣摩擦,太空站的絕大部分經過升溫、熔化,最後汽化面銷燬,剩下的殘片墜入大海。此過程中,太空站原來的機械能中,除一部分用於銷燬和一部分被殘片帶走外,還有一部分能量通過其他方式散失(不考慮墜落過程中化學反應的能量)(1)試匯出以下各物理量的符號表示散失能量的公式。
(2)算出的數值。(結果保留兩位有效數字)
墜落開始時太空站的質量;
軌道離地的高度為h=146Km,地球半徑;
墜落窨範圍內重力加速度可看作;
入海殘片的質量;
入海殘片的溫升高;
入海殘片的入海速度為聲速;
太空站材料每1千克升溫1K平均所需能量 J;
每銷燬1千克材料平均所需能量J。
【回答】
解:(1)根據題給條件,從近圓軌道到地面的空間中重力加速度g=10m/s2。若以地面為重力勢能零點,墜落過程開始時太空站在近圓軌道的勢能為:
①
以v表示太空站在近圓軌道上的速度,由牛頓定律可得
②
其中r為軌道近半徑,若以RM表示地球半徑,則
③
由②③式可得太空站在近圓軌道上的動能為:
④
由①④式得,在近圓軌道上太空站的機械能
⑤
在墜落過程中,用於銷燬部分所需的能量為
用於殘片升溫所需的能量
殘片的動能為
以E表示其他方式散失的能量,則由能量守恆的
由此得
(2)以題給資料代入得
知識點:各地大學聯考
題型:計算題
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