劉艷麗

包頭服務管理職業(yè)學校

試論萬有引力定律在衛(wèi)星運動中的應用

劉艷麗

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萬有引力定律是力學中的重要定律，能夠在研究運動規(guī)律過程中發(fā)揮重要作用。而在研究衛(wèi)星運動的過程中，需要合理借助萬有引力定律的作用。因此，本文主要分析了萬有引力定律的內容，并且介紹了黃金代換理論，分析了萬有引力定律在衛(wèi)星運動中的應用的合理對策，從而有助于積極發(fā)揮萬有引力定律的作用，促進我國天文研究的發(fā)展。

萬有引力定律；衛(wèi)星運動；應用

前言

作為物理學中的重要定律內容，萬有引力定律在物理學中得到了積極地運用。首先，可以直接運用這一定律內容，能夠借助加速度表達式的形式來解決問題；或者還可以借助對其結論內容的運用，能夠積極發(fā)揮重要的作用。而筆者主要針對萬有引力定律在衛(wèi)星運動的合理應用，提出了相應的意見與舉措，從而能夠為我國衛(wèi)星運動的研究做出合理的貢獻。

一、萬有引力概述

作為天體部分中的中心內容，萬有引力定律F=GMm/r2的學習，需要從其本質內容出發(fā)。對于公式中的G來說，是萬有引力的常量，而M、m則為產生萬有引力的兩個不同物體的質量；而對于r來說，則為兩個物體間的距離。而在天體問題中，需要將r作為兩個天體間的球心距，而這一觀點很容易受到一定的忽視。因此，應該積極思考與分析萬有引力定律的內容，才能使其在衛(wèi)星運動中得到積極地運用［1］。

二、黃金代換

對于萬有引力來說，是其重力的主要來源。另外，萬有引力能夠為地球表面提供相應的向心力，而且通過計算的方式可能會取得較小的結果。大多數的萬有引力需要提供相應的重力。當前，萬有引力等于重力，也就是。而其中的M則為地球質量，m則為地球上物體質量，R為地球的半徑，g則為地球表面重力加速度［2］。而通過上面的式子能夠得到GM=gR2，這就是所謂的黃金代換。在解決關于重力加速度的類型題過程中，都需要合理借助重力加速度的形式，能夠對問題的解決提供積極的幫助。

三、萬有引力定律在衛(wèi)星運動中的合理應用

萬有引力定律的結論，具有一定的應用特征，在解決問題的過程中，可以直接運用這一結論內容，能夠節(jié)省一定的時間。另外，通過萬有引力定律可以對天體質量進行估算。在分析萬有引力向心力表達式的過程中，能夠發(fā)現表達式與天體質量無關，而與中心天體質量有一定的關聯(lián)。而天體質量的表達式可以這樣表達出來，即M=，而v=wr可以通過借助v和w的形式來表達r，或者也可以借助r的形式表達v、w。因此，在對天體運動物理量的過程中，可以任意選擇兩個物理量，而且都能將中心天體質量計算出來。而在有w的表達式中，可以借助T的形式來表示，而且已知天體質量，能夠求得天體的密度。通過M=pv，因此可以將天體密度的表達式，從而有助于解題與發(fā)展。萬有引力屬于力學中的重要定律內容，在應用過程中主要有兩種基本思路。首先，如果在地面附近，那么萬有引力則與物體的重力相等［3］。也就是F引=mg，而這主要針對與重力加速度有關的問題進行解決。而另一思路則是將天體運動與勻速圓周運動相比較，而且需要的向心力則要借助萬有引力的形式。也就是，在運用過程中應該從題目中的信息出發(fā)，選擇正確的公式來進行計算等。

三種宇宙速度中，具有第一宇宙速度的衛(wèi)星，有比較明顯的特征。即軌道半徑與地球的半徑R相等。因此，可以從。另外，借助黃金代換的形式，GM=gR2，還可以寫為v=gR.對于第一宇宙速度的定義來說，能夠在不同的星球中應用。而只要星球的衛(wèi)星能夠進行圓周運動，就能夠運用第一宇宙速度的表達式，而對于M、R來說，主要是星球的質量與半徑。因此，針對前面的結論，速度最大，那么就需要衛(wèi)星發(fā)射過程中需要一定的功，因此發(fā)射比較容易的則為擁有第一宇宙速度的衛(wèi)星。而第一宇宙速度也稱作最小發(fā)射速度。

除此以外，還有另外一種衛(wèi)星形式，地球同步衛(wèi)星。主要就是衛(wèi)星的運行周期與地球的自轉周期相同。但是，所有的衛(wèi)星都是圍繞著地心作為自身的軌跡進行運行。所以，地球同步衛(wèi)星一定在赤道上空。另外，T屬于確定的數值，而根據萬有引力能夠得到向心力的表達式。

再有，就是變軌問題。由于衛(wèi)星的發(fā)射具有復雜的過程。而衛(wèi)星并不是立即達到相應的預定軌道，而需要通過幾次變軌的形式，才能達到相應的目的地。此外，針對雙星問題的解決需要注重兩方面的問題，首先軌道半徑之和應該與衛(wèi)星間距離相等。由于向心力的來源是相同的，主要是兩顆星間的萬有引力。對于前面的L與后面的r存在著一定的差異。而通過對比兩個式子后，能夠得到，而通過兩個式子相加的形式，能夠得到質量和與L的關系，從而有助于問題的解決。因此，應該加強對萬有引力定律的研究，能夠在衛(wèi)星運行中進行合理運用；而在教學過程中，應該重視萬有引力定律的作用，對其進行合理分析與運用，能夠有效促進學生解題能力的提升，從而能夠為對衛(wèi)星運動的研究做出相應的貢獻。

結論

綜上所述，作為比較重要的物理定律內容，萬有引力涉及到的公式比較多，而且變式方面存在著一定的復雜性，需要一定的計算，以及相應的想象力。因此，在研究與應用過程中，應該積極從萬有引力定律自身的內容出發(fā)，對其進行合理分析，還可以對其結論進行科學運用，能夠對一些關于天體質量問題的解決提供積極的幫助?？傊?，在合理應用萬有引力的過程中，應該積極簡化相應的公式與模型，需要通過不斷地實踐的探索，積累一定的經驗與教訓，能夠為萬有引力定律的研究做出積極的貢獻，促進衛(wèi)星運動研究工作的發(fā)展，為我國天文事業(yè)的研究與發(fā)展提供積極的幫助。

［1］肖麗蓉.萬有引力定律在應用中要明確的兩類問題［J］.湖南中學物理，2010，（04）：33-35.

［2］朱彤.萬有引力理論的輝煌成就及其存在的局限［J］.遼寧師專學報（自然科學版），2010，（03）：82-83.

［3］秦朝銀，王鐳.利用萬有引力定律解決十大類問題［J］.數理化學習（高三版），2014，（12）：126-127.