某物体在地球表面上受到的重力为160 N;将它放置在卫星中,在卫星以加速度a=g/2随火箭加速上升的过程中,当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时,此时卫星距地面的高度为多少?(已知地球的半径R=6.4×103 km,g=10 m/s2)
先根据牛顿第二定律列出加速度a=g/2时的方程,然后根据万有引力产生重力的思路,分别列出两个方程,最后联立求解.
依题意可知物体的质量为m=16 kg.当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时,设此时卫星距地面的高度为H.如上图所示,在火箭加速上升的过程中物体受到重力G′(此时重力加速度为g′)和支持力FN两个力的作用,根据牛顿第二定律F=ma,
即FN-G′=ma,有
mg′=FN-ma ①
根据万有引力定律,有
GMm/r2=mg′②
在地球表面附近,有
GMm/R2=mg ③
联立三式得
r=R=4R
故H=r-R=3R=1.92×104 km.