地球的半徑約為R=6 400 km,試計算:

(1)赤道上的物體由于地球的自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運動的角速度和線速度各是多大?

(2)在緯度為φ=60°的地方,地面上的物體做勻速圓周運動的角速度和線速度各是多大?

解析:本題以身邊實例為背景考查對線速度、角速度概念的理解應(yīng)用能力及空間想象能力.

地球自轉(zhuǎn)的周期為:T=24 h=24×60×60 s=86 400 s

自轉(zhuǎn)一周轉(zhuǎn)過的角度為:θ=2πrad=6.28 rad

自轉(zhuǎn)的角速度為:ω=θ/T=7.27×10-5rad/s

由于地球的自轉(zhuǎn),地球上的每一點均繞地軸做勻速圓周運動,其周期及轉(zhuǎn)過的角度都相同,都等于地球自轉(zhuǎn)的周期T和轉(zhuǎn)過的角度θ,故地球上每點(包括赤道上及緯度φ=60°的地球表面上的物體)做勻速圓周運動的角速度都相同,都等于地球自轉(zhuǎn)角速度ω=7.27×10-5rad/s.

但它們做勻速圓周運動的半徑卻不盡相同,故線速度大小不同.

(1)赤道上物體的線速度為:v=ωR=7.27×10-5×6.4×106m/s=4.65×102 m/s.

(2)緯度為φ=60°的地球表面上物體的線速度為:v′=ωR=ωRcOs60°=7.27×10-5×6.4×106×0.5 m/s=233 m/s.

圖5-4-6


練習(xí)冊系列答案
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“神舟”九號飛船一飛沖天,一舉成功.火箭點火豎直升空時,處于加速過程,這種狀態(tài)下宇航員所受支持力F與在地表面時重力mg的比值K=
Fmg
稱為載荷值.(地球表面的重力加速度為g)
(1)假設(shè)宇航員在加速過程載荷值的最大值為K=6,求加速過程的加速度;
(2)“神舟”九號飛船發(fā)射成功后,進入軌道半徑約為r=6.7×106m圓形軌道穩(wěn)定運行.已知地球的半徑為R=6.4×106m,估算出飛船繞地球飛行一圈需要的時間.(π2≈g)

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“神舟”九號飛船一飛沖天,一舉成功;鸺c火豎直升空時,處于加速過程,這種狀態(tài)下宇航員所受支持力F與在地表面時重力mg的比值K=稱為載荷值。(地球表面的重力加速度為g)
(1)假設(shè)宇航員在加速過程載荷值的最大值為K=6,求加速過程的加速度;
(2)“神舟”九號飛船發(fā)射成功后,進入軌道半徑約為r=6.7×106m圓形軌道穩(wěn)定運行。已知地球的半徑為R=6.4×106m,估算出飛船繞地球飛行一圈需要的時間。(π2≈g)

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地球的半徑約為R=6 400 km.試計算:

圖5-3-26

(1)赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度、線速度各是多大?

(2)在緯度為60°的地面上,物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度和線速度各是多大?

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