5.7.3--航天器中的失重现象--离心运动--2013.3

§5.7.3航天器中的失重现象离心运动例假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面的重力。试球座舱对宇航员的支持力。此时飞船的速度多大？研究对象——航天员轨道平面——宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动的圆周平面圆心——地球中心半径——地球半径向心力方向——指向地球中心【分析与解答】宇航员受力如图。根据牛顿第二定律因宇航员受到的地球引力近似等于他在地球附近的重力，即代入上式可得解得此时飞船的速度为其实在任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境。其中所有的物体都处于完全失重状态。N2vmgNmRnFmg20,vNmgmRvgR完全失重mgO0在航天器中所有和重力有关的仪器都无法使用弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小无法用天平测量物体的质量利用完全失重条件的科学研究液体呈绝对球形制造理想的滚珠制造泡沫金属向心运动和离心运动产生的原因⑴当F=mω2r时，物体沿半径r做匀速圆周运动。⑵当Fmω2r时，物体将做向心运动，半径r减小。⑶当Fmω2r时，物体将做离心运动，半径r增大。⑷当F=0时，即向心力消失时，半径r趋于无限大，物体将沿切线方向飞出。向心运动产生的原因：合外力多余。离心运动产生的原因：合外力不足。离心运动的应用和防止如何使物体做离心运动—以及离心运动的应用实例提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力离心干燥器洗衣机的脱水筒用离心机分离溶液中的沉淀物把体温计的水银柱甩回玻璃泡内减小合外力或使其消失投掷链球如何不让物体做离心运动－以及离心运动的防止实例减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小火车或汽车拐弯时的限速高速旋转的砂轮的限速增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力赛车道做成外高内低