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卫星从近点向远点绕地球运行时动能和势能是如何转化的？
发布于 2024-11-13 13:36:32
卫星绕地球运行的过程中动能和势能的变化如下：
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动能变化：
- 在近地点（椭圆轨道上离地球最近的点），卫星的运行速度最大，因此动能最大。
- 在远地点（椭圆轨道上离地球最远的点），卫星的运行速度最小，因此动能最小。
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势能变化：
- 势能与卫星离地球中心的距离成正比，选用引力场势能公式：[ U = -\frac{GMm}{r} ]，其中(U)是势能，(G)是万有引力常数，(M)是地球质量，(m)是卫星质量，(r)是卫星到地球中心的距离。由公式可见，距离越远势能越高（数值上越来越大）。
- 因此，在近地点卫星的势能较低，而在远地点卫星的势能较高。
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动能和势能的转化：
- 当卫星从近地点向远地点运动时，其速度逐渐降低，即动能逐渐减少；同时其距离地心越来越远，势能逐渐增加。
- 动能在减小时，这一部分能量转化为势能储存起来。
- 转化的总体能量保持不变，取决于系统的总机械能（动能+势能）守恒。
这是一个动能转换为势能的过程，实际上是卫星因地球的引力作用做圆周运动的状态，且受母星的引力影响大。此过程不涉及能量的损失（理想情况下不考虑大气阻力、太阳辐射压等微小因素），所以我们知道整个系统中的总机能不能变化，只是动能和势能之间发生了转换。
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