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機械社區
標題: 一個很有趣的問題 [打印本頁]
作者: zsddb 時間: 2016-1-3 14:29
標題: 一個很有趣的問題
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 14:32 編輯
5 E' F, ~8 R B3 g* E/ T0 J4 \& g
% z4 o% Z( b) M3 f3 e一個關于萬有引力的問題。我們知道發射衛星都是順地球自轉方向發射，有沒有人試過逆地球自轉方向發射？在網上搜索的結果說 利用地球旋轉的力，順勢而發，這樣火箭推力+地球自轉速度可以可以很容易達到一定的速度，可以節省原料。& A7 R+ w9 w1 [, W
那么我們的問題來了，如果不是從節約燃料的角度出發，僅僅是從驗證萬有引力的角度出發。我們順自轉放個氣球，逆自轉放個氣球，在垂直放個氣球，發射過程中只修正空氣阻力的影響，讓其達到同步衛星的軌道，這些“逆轉衛星”是否遵循現在的萬有引力公式呢？要知道萬有引力只與距離和質量有關。
" \& X7 A% a/ S2 b
1 ?" u# C) q- E2 l. p: ]& h' P& F8 D* t
作者: zhuxuwei8 時間: 2016-1-3 14:35
那你先計算下這樣的衛星需要多少推力吧，，哈哈
作者: 寂靜天花板 時間: 2016-1-3 15:11
民科的思維果然很有趣，什么叫違反萬有引力公式啊，樓主。5 b5 O1 B' \, K$ B: H$ l a6 F2 C7 y
還不考慮節約燃料，嘖嘖。
作者: crazypeanut 時間: 2016-1-3 16:01
把二體問題的微分方程寫出來，然后求解，二體問題是可以完全積分的，然后你的疑問就都沒有了
作者: 在陽光中zp 時間: 2016-1-3 16:02
本帖最后由 在陽光中zp 于 2016-1-3 16:05 編輯 + Z; V/ ^7 X. Z* R7 x7 A" s0 P0 b3 h
2 q' X+ V3 s$ H* R# H9 _4 P h$ g1 S
沒有理解樓主的意思，逆轉衛星和萬有引力公式有啥關系？而且衛星在同步衛星軌道是相對地球靜止不動的，是不轉的。
& d3 e0 w9 H8 A. d% s- H附一張網上的盜圖（侵刪）
作者: boa65432 時間: 2016-1-3 16:17
萬有引力好像適用于所有天體！
作者: zsddb 時間: 2016-1-3 16:51
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 17:29 編輯
; b. r) x5 K$ _; T& M6 V" r) L& F$ C( Z; f* P6 W) Q
說風涼話和無根據指責的請走開，我只是想和感興趣的朋友討論下問題。至于計算嘛，有二體微分，說不定也還有其他方法，不要局限于一種。
" Y& x* U7 P9 v! B- Z2 r, }0 c% l5 g3 o我開此貼，也只是想讓有興趣的朋友來討論討論萬有引力公式。現今衛星上天，飛船出系都是平常事，但這些過程中，慣性制導，引力制導所扮演的角色恐怕不是最重要的，往往激光定位才是保證軌道正確的最佳手段，而且到達軌道后還要進行同步修正。那這不變向的在告訴我們慣性，引力有很大的誤差嗎？記得最近看新聞，好像老外都要從做自由落體實驗，不知道是真是假。0 {' D1 y6 | v: u( ]8 _4 \6 c2 N/ ]
如圖所示，地球自轉的同時，假如有兩個同質量的衛星，且與地球同距離，只是一個是順地球自轉方向運動，另一個逆地球自轉方向運動，要是按照萬有引力公式，他們所受的引力是一樣的，但事實是否如此呢？恐怕這個問題老美都回答不了，因為他沒做過這樣的比較啊。話又說回來，逆地球自轉發射的衛星為什么會多消耗能量呢？多消耗多少估計也沒人做過實際測量吧。
作者: 寂靜天花板 時間: 2016-1-3 17:22
呵呵呵呵，論壇你家開的，你想讓誰誰就走開嗎。
# F$ _$ a9 t" I# C) n+ @& l比較你個頭啊，民科一天到晚與風車作戰，不知戰果如何。
作者: 常青樹521 時間: 2016-1-3 17:54
如果那兩顆相同質量的同步衛星繞地球的速度是一樣的，那就說明所受的引力也是一樣的。不過這種細微的差別實驗應該是無法驗證的，因為不可能存在一個空間，只有幾個物體相互影響的。
作者: zsddb 時間: 2016-1-3 18:50
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 19:45 編輯
' _3 Q- I* C S: E常青樹521 發表于 2016-1-3 17:54 
6 I$ i% A7 h( R( r) ~
如果那兩顆相同質量的同步衛星繞地球的速度是一樣的，那就說明所受的引力也是一樣的。不過這種細微的差別實 ...
: X7 M; w3 |7 R) J
關鍵的問題還在于，如果我們從同一個地點發射衛星，一個順地球自轉方向，一個逆地球自轉方向，依據萬有引力定律來規劃能量，讓其達到同步軌道，只修正空氣阻力和地球不同點重力加速度的影響，你覺得逆地球自轉的那個衛星還會繞地球轉嗎？. s# V5 z% m+ s6 n
我個人感覺這個問題的突破點，恐怕只會是哪些玩氣球的公司，因為他們的產品沒有過多的動力來玩修正。因此他們必須真正熟悉萬有引力是怎么回事。
作者: walyem 時間: 2016-1-3 20:28
所有公轉的天體，只能做非對稱性的“鴨蛋”形軌道運動,近日端是“鴨蛋”形的小頭，遠日端是“鴨蛋”形大頭，既不能做純圓周運動, 也不能做純橢圓運動，要保證天體公轉一周，引力所做的正功要大于引力所做的負功，才可能使它們的角動能守恒,衛星的公轉方向要與行星的自轉方向要一致, 行星的公轉方向要與恒星的自轉方向要一致, 不可以逆向公轉，也不能沿著南北極方向轉動,如果有的話，它的運動壽命是很有限的 。
作者: walyem 時間: 2016-1-3 21:26
天體是角動能守恒，就是定時間內的不是動能守恒，萬有引力一直做功的，這個你可以想象下呼啦圈，把萬有引力想象成接觸力就想通了。再想象下投石器，轉起來時候手也是變的，這種變心提供動能，增加速度，而這兩個軌跡必須是同向的，假如反向，不說反向了，內角速度比外角速度小的時候，繩子不起作用石頭飛出去的了。
作者: zsddb 時間: 2016-1-3 22:42
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 23:01 編輯 ( t4 P1 E3 ^ W/ G5 ^8 X4 i
walyem 發表于 2016-1-3 21:26 - P2 J( O( M% l' x7 d
天體是角動能守恒，就是定時間內的不是動能守恒，萬有引力一直做功的，這個你可以想象下呼啦圈，把萬有引力 ...
* k4 \ g# a, s天體也是物體，物體從大到小不應該沒有什么本質的區別。遨游太空的衛星是當天體看呢還是當物體看？守恒是公理，不可能出了地球就變了。誠然，現有的理論體系都是基于萬有引力常數開發出來的，就是一切都得圍繞這個基礎來解釋。這個我們可以不去管他，畢竟這個說起來就是哲學問題了。但你說的那個投石器的問題，你可能忽略了另一種可能，就是不是用繩子拋投，而是用剛體桿件拋投，那樣的話，逆角速度也是可能的。所以我覺得你舉這個投石器的例子不妥。我覺得嘛，萬有引力說起來也可以用香蕉球原理解釋，而且很科學，億萬年剛體受力演化的結果。
作者: 螺旋線 時間: 2016-1-3 23:10
誰告訴你衛星都是順發？怎么發是要看要進什么軌道，氣象衛星就是偏西發，進太陽同步軌道。
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-4 18:43
衛星飛上去是因為離心力大于地球引力（重力），引力拉不住它了所以就飛走了，
- A/ d/ k. ]. l離心力的計算公式是mv2r,
5 G6 t0 h- J% w6 b; G I如果是順地球轉動方向飛，初速度是地球自轉速度，是正值
+ }- I8 r1 q, k9 c4 [如果是逆地球轉動方向飛，初速度是負的地球自轉速度，是負值
' ~% I5 |! T7 i# t6 g' p3 h如果要達到一個最小的脫離離心力，那就是再地球表面有個最小的相對速度（此速度和地球自轉無關）。從初始速度開始道最小脫離速度，中間的過程是需要發動機出功率的。同樣的一個發動機，從一個正速度到脫離速度需要的做功多還是從一個負速度到脫離速度需要的做功多？
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-4 18:44
小人Mτ 發表于 2016-1-4 18:43 
! O, u1 Q3 @1 w0 K
衛星飛上去是因為離心力大于地球引力（重力），引力拉不住它了所以就飛走了，6 p! p9 l! b; a3 L) C
離心力的計算公式是mv2r,& X$ u+ j- A% G, G3 m1 H
如 ...
這樣的回答你可滿意？- X% p; \9 D) O
作者: zsddb 時間: 2016-1-4 19:17
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-4 19:20 編輯 ( O6 ]% _, o. P/ o; q. L
小人Mτ 發表于 2016-1-4 18:44 ! p& g2 Z! @6 G6 i' M
這樣的回答你可滿意？
# @ [+ `% M4 O6 |, _: @: o: x1 l
不滿意。# m, k3 W9 g( |" L0 K8 K" p. L& ]
最簡單的例子就是東西向各扔一塊石頭，如果覺得石頭太輕，速度不夠的話，就東西向各射擊一發子彈，再不夠就各發射顆導彈，還覺得不夠只有拿北京與紐約之間的飛機來比較了，如果真如你所說，那么北京飛紐約的燃油消耗一定比紐約飛北京的燃油消耗少很多。這其中的空氣阻力我們都暫時當相同來考慮，不然問題沒法討論。不過說實話我真不知道他們之間的逆向飛行是否真節約了很多燃油，如果是的還請告訴一下。
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-5 15:25
zsddb 發表于 2016-1-4 19:17 ! n3 ^3 m0 E' `+ U# x9 e
不滿意。
8 [; K: F0 I( G# R最簡單的例子就是東西向各扔一塊石頭，如果覺得石頭太輕，速度不夠的話，就東西向各射擊一發 ...
北京飛紐約和紐約飛北京都是再大氣層內，消耗的能量主要用來克服大氣阻力和很小范圍的升降，飛機的目的是距離，這對于兩個方向的飛行都是一樣的（地球大氣層對于地球的自轉是相對靜止的）。8 Q6 r9 u& m6 c' g
飛船順逆飛行到同一軌道時消耗的能量一部分是克服萬有引力（重力）做功，一個是克服大氣阻力，但最重要的是保持一定的速度。
/ f) n' d5 ]2 `4 j/ Y把地球簡化到一個質心，人類在離質心“地球半徑”的位置，同時周圍有很厚的一層空氣隨著人類一起在繞著質心做1轉/24小時的轉動。如果是低空飛行從0度飛到180度，哪個方向都可以，沒有太大區別。如果要飛出大氣層，你就要達到相對質心'角速度乘以半徑的平方“的速度。如果順著已經有的方向飛行，那么需要增加的速度就少，如果逆著已有的速度方向飛行，那么你需要增加的速度就多，同時克服空氣阻力需要做的功也多。
作者: 常青樹521 時間: 2016-1-5 16:15
常青樹521 發表于 2016-1-3 17:54 + n7 Z* A8 ?; c2 V( @
如果那兩顆相同質量的同步衛星繞地球的速度是一樣的，那就說明所受的引力也是一樣的。不過這種細微的差別實 ...
3 P( x4 j- E- K: J消耗的能量和初始速度有關啊" b/ s" ~8 ~5 _* z! x' D) E' h0 e
2 u. u8 t3 |7 a/ `
作者: zsddb 時間: 2016-1-5 17:03
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-5 17:07 編輯
% B& M3 Y- G' _3 E$ A! h小人Mτ 發表于 2016-1-5 15:25 7 |8 J- P9 L5 r, ~' D+ R( k
北京飛紐約和紐約飛北京都是再大氣層內，消耗的能量主要用來克服大氣阻力和很小范圍的升降，飛機的目的是 ...
5 l2 h+ c; P( E0 x8 J0 o你說的理由還是很牽強。5 a* k0 E# E& |9 s
首先，大氣層相對地球認為靜止我覺得就不妥，我覺得恰恰是由于大氣層與地球自轉之間存在速度差才導致的大氣環流運動。這個需要建立大氣環流模型并且用大量數據來證明才可信，我們不去管它。, H) S- @$ E! o, [) @1 F
第二，洲際飛行你覺得是仍然是在系統內（大氣層內）的原因的話，那只能是用洲際導彈來說話了，出大氣層再入大氣層，不過這方面的數據那更是少得可憐了。不管話又說回來，大氣層被你認為是系統邊界，那這個邊界為什么會是一個過渡性質的，又是怎樣過渡的呢？最外層的那顆大氣分子又是如何實現引力平衡的？
9 M9 U* c: d$ e0 D& [第三，把地球引力問題簡化為質心作用很不妥，這樣在南北極自轉速度幾乎可以認為是0，那么在南北極放個氣球到相同距離軌道上，它又靠什么力來實現引力平衡呢？
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-5 18:26
zsddb 發表于 2016-1-5 17:03 4 u) ^7 z4 q5 Y3 x3 }0 D
你說的理由還是很牽強。$ g& D, z2 J& b0 l
首先，大氣層相對地球認為靜止我覺得就不妥，我覺得恰恰是由于大氣層與地球自 ...
# @, z+ ~) I8 t+ O! k, M' p$ p3 w1.地球赤道半徑6378Km，換算到地球表面速度為231.8m/s，你覺得在什么東西起飛的時候周圍空氣會跟著你以這么大的速度起飛嗎？這樣的情況你覺得你還飛得起來嗎？想想飛機和直升機起飛的原理吧，然后是不是覺得起飛就是要克服空氣阻力再把空氣阻力變成升力？( p1 q1 a; K% c9 g. c! `3 }& c: W
2.關于洲際飛行這事，我真的不知道，我只是地面動物，沒坐過飛機，也沒下過海。不過這個問題還是可以說明的。首先，飛行時無論空氣在哪，是否出過大氣層，大氣層的作用最多還是阻力，距離越遠，相對速度越塊，阻力越大，這個算是公理吧？! G5 |0 I8 M8 t" k( E" ~* U) G
3.你覺得在南極發射的衛星不是繞著地球質心旋轉嗎？看看這個圖明白了嗎？衛星不是沿著赤道周線旋轉，它的旋轉軸是靠速度的方向和質心確定的平面確定的[attach]375599[/attach]
+ r+ }+ P& T5 P( F) G+ {4.不要再拿氣球舉例子了好不？氣球升高后內壓力就與外壓力逐漸平衡，最后就是嘭的一聲沒了。8 ]7 Z7 y; Y: R6 y# a8 |
5.大氣層的形成也是地球引力的作用，你可以想想液體（流體）內部壓力隨著液體（流體）深增加而增加。最表面的液體壓力為外界壓力（參考液壓氣動系統）。
. U8 q Y, Q' r6 U0 F0 N" ]2 @3 J$ q) M/ s) ~
作者: zsddb 時間: 2016-1-5 19:51
小人Mτ 發表于 2016-1-5 18:26
5 {" ~3 k' ^ w4 E2 b9 ]1 ^. V1.地球赤道半徑6378Km，換算到地球表面速度為231.8m/s，你覺得在什么東西起飛的時候周圍空氣會跟著你以這 ...
: Q: ?7 F7 g" y我不是想和你爭論什么，只是想讓感興趣的人思考下上帝為什么在公轉問題上會厚此薄彼，讓逆向公轉幾乎不可見。有些衛星軌道近似繞南北極，的確是可以的，但關鍵是這種衛星的發射和修正過程。南北極放氣球你不喜歡，那就南北極發射火箭吧，只要是垂直于南北極，速度始終保持低速就行，你說它到達同步軌道后切斷動力，是該落下來呢，還是該向前飛出地球，還是轉圈？我覺得這個問題很有趣。至于你說的那些各人有各見吧。
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-6 13:15
本帖最后由 小人Mτ 于 2016-1-6 13:18 編輯
" B$ T: @8 F/ e& a D" O7 }zsddb 發表于 2016-1-5 19:51
7 G( m" j% B; L" x. H# N* N我不是想和你爭論什么，只是想讓感興趣的人思考下上帝為什么在公轉問題上會厚此薄彼，讓逆向公轉幾乎不可 ...
( j! F) p- C; c: h4 \哥哥，火箭不是一直在豎直飛行的，飛出去一[attach]375619[/attach]定高度要變向的
作者: zsddb 時間: 2016-1-6 17:57
小人Mτ 發表于 2016-1-6 13:15 v) O8 {0 b6 M
哥哥，火箭不是一直在豎直飛行的，飛出去一定高度要變向的
3 _1 U* a2 I' |2 G/ @5 U( V- W, M; e7 m& `3 d
你說了那么多，始終沒有回答我感興趣的問題： C" @% P, a7 e/ j1 t+ q( n( a. f; l
上帝為什么在公轉問題上會厚此薄彼，讓逆向公轉幾乎不可見。: I2 Q u6 @ y" E& J' s0 s2 L* T+ |
! `- F4 V W, c) h/ S: n
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-7 17:43
zsddb 發表于 2016-1-6 17:57
q% U1 p1 \8 X9 k! V! ?/ I你說了那么多，始終沒有回答我感興趣的問題：
$ _ j' t" w, Y# v4 f1 H上帝為什么在公轉問題上會厚此薄彼，讓逆向公轉幾乎不可 ...
說那么多都白說了，我要說的是上帝沒有厚此薄彼的問題，萬有引力在兩個方向上是同樣適用的。
, ]' L" n' T1 h# i
作者: zsddb 時間: 2016-1-8 02:22
小人Mτ 發表于 2016-1-7 17:43
5 `( Q3 S# N5 m ], R/ E# c) X說那么多都白說了，我要說的是上帝沒有厚此薄彼的問題，萬有引力在兩個方向上是同樣適用的。
你說的適用只是停留在紙面上，現實中好像還沒有一顆逆向公轉的同步衛星吧，最簡單的就是放一顆氣球到同步軌道以上試試，你怕爆可以皮做厚點嘛。
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-8 12:36
zsddb 發表于 2016-1-8 02:22 ) G8 g3 i. _9 z2 i4 B& v
你說的適用只是停留在紙面上，現實中好像還沒有一顆逆向公轉的同步衛星吧，最簡單的就是放一顆氣球到同步 ...
正向發衛星可以節省能源，減輕發射重量，整個的設計也更簡單，你覺得專家設計師為什么要逆向發射呢？2 Q! @* l7 M/ x5 q) K, @
作者: zsddb 時間: 2016-1-8 12:59
小人Mτ 發表于 2016-1-8 12:36
3 o6 W3 u- h% H( j0 z$ e) V2 d4 p正向發衛星可以節省能源，減輕發射重量，整個的設計也更簡單，你覺得專家設計師為什么要逆向發射呢？
" _, s, ~& X' y9 A所以我說用放氣球來驗證啊，這樣就不存在你說的能量浪費了。
2 |, v& q0 c5 `0 p" g
# F5 n& ?* w- K: H3 X- v; w1 B3 K不過我覺得為了驗證逆向公轉是否存在，發射顆逆向衛星又能浪費到哪去？
作者: 小人Mτ 時間: 2016-1-9 09:39
zsddb 發表于 2016-1-8 12:59
, T9 I7 s2 J( S) C9 L2 ^8 S5 d所以我說用放氣球來驗證啊，這樣就不存在你說的能量浪費了。
7 V' g# e; a- g# U! Y; @
: a2 B+ c! \; R0 B不過我覺得為了驗證逆向公轉是否存在，發 ...
百度盜用文件http://wenku.baidu.com/link?url=gh2PceqhGr8lDb2scDE32PfTBkBTeINmccNwbZOu_TWoGSiMH44Yyo8h5ZVH5cSfE6OlmdgSSpliSUQzvhunyDK1v_UQaNQSmD6F2uaS9eO" [3 a2 H5 I, X6 b# [
知網文件http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GZSL200705016.htm
, `& m5 Y) ], }這個可以看看,多消耗27%能量，這還是忽略了很多情況下的計算得出的結論，如果算上氣體燃料不是同時噴射出來的還要多更多，再算上空氣阻力就不知道還要多多少了。0 W' m4 ^% j2 h- n
作者: 枕頭Man 時間: 2016-1-9 18:05
你掏錢啊，想怎么玩怎么玩
作者: bamboo 時間: 2016-1-13 19:58
較真，既可愛又討厭
作者: 風聲柳林 時間: 2016-1-13 22:26
這樣的話衛星速度是不是會更小的啊，假設地球是靜止的，那么衛星的速度就是衛星就是利用相對速度計算出來的
作者: Brian_Hou 時間: 2016-1-15 10:33
額...歪個樓~樓主說順自轉、逆自轉、垂直放氣球，如果氣球沒有動力的話，所有的氣球應該都是朝一個方向飛的吧，怎么實現控制它們的方向呢？
作者: BB7290 時間: 2016-1-19 18:28
zsddb 發表于 2016-1-8 12:59 1 T7 q8 `7 |" g3 t' X. |! }' _
所以我說用放氣球來驗證啊，這樣就不存在你說的能量浪費了。
) _* a+ F+ T0 |0 k/ F6 R" T- M7 D2 Z! w6 g+ g0 R3 T* C
不過我覺得為了驗證逆向公轉是否存在，發 ...
% B+ O" E# a9 k7 l! R+ [* M呵呵，說這話，別人怎么不做？做這個能給別人帶來什么？$ ^4 P4 I& b) x, J& b, w; P4 S
憑什么給你投資？意義？怎么打動別人？你有能力去完成？
c* @7 c8 `! n6 b
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