Question

“神州六號”飛船的成功飛行為我國在2010年實現探月計劃--“嫦娥工程”獲得了寶貴的經驗．假設月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g₀，飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道Ⅰ運動，到達軌道的A點點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道的近月點B再次點火進入月球近月軌道Ⅲ繞月球作圓周運動．求：
（1）飛船在軌道Ⅰ上的運行速率；
（2）飛船在軌道Ⅲ繞月球運行一周所需的時間．

Answer 1

（1）設月球的質量為M，飛船的質量為m，飛船繞月運動速度為V，飛船繞月運動向心力為F，
則據圓周運動向心力公式得 F=m

V2

(R+3R)

①
據萬有引力充當向心力得 F=G

Mm

(R+3R)2

②
據月球表面重力充當向心力得 G

mM

R2

=mg0 ③
聯立①②③式解得 v=

1

2

g0R

，
故飛船在軌道Ⅰ上的運行速率為 v=

1

2

g0R

．
（2）設飛船在軌道Ⅲ繞飛船在軌道月球運行一周所需的時間為T，此時重力充當向心力
則mg0=m(

2π

T

)2R
∴T=2π

R g0

故飛船在軌道Ⅲ繞月球運行一周所需的時間為2π

R g0