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标题: 一个很有趣的问题 [打印本页]
作者: zsddb    时间: 2016-1-3 14:29
标题: 一个很有趣的问题
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 14:32 编辑
3 j! V5 S7 V+ v) P# L/ @0 A4 A5 N0 }
一个关于万有引力的问题。我们知道发射卫星都是顺地球自转方向发射，有没有人试过逆地球自转方向发射？在网上搜索的结果说
利用地球旋转的力，顺势而发，这样火箭推力+地球自转速度可以可以很容易达到一定的速度，可以节省原料。$ K9 m& Y1 S+ M
那么我们的问题来了，如果不是从节约燃料的角度出发，仅仅是从验证万有引力的角度出发。我们顺自转放个气球，逆自转放个气球，在垂直放个气球，发射过程中只修正空气阻力的影响，让其达到同步卫星的轨道，这些“逆转卫星”是否遵循现在的万有引力公式呢？要知道万有引力只与距离和质量有关。5 F3 C7 m. P8 Q3 K4 n
2 l& B& T& M2 j
作者: zhuxuwei8    时间: 2016-1-3 14:35
那你先计算下这样的卫星需要多少推力吧，，哈哈
作者: 寂静天花板    时间: 2016-1-3 15:11
民科的思维果然很有趣，什么叫违反万有引力公式啊，楼主。
& G1 f* @0 D. `3 l还不考虑节约燃料，啧啧。
作者: crazypeanut    时间: 2016-1-3 16:01
把二体问题的微分方程写出来，然后求解，二体问题是可以完全积分的，然后你的疑问就都没有了
作者: 在阳光中zp    时间: 2016-1-3 16:02
本帖最后由 在阳光中zp 于 2016-1-3 16:05 编辑 # ^$ m! E, l+ a4 {6 H: o

) z  i" n; U* s( z: y; c) F没有理解楼主的意思，逆转卫星和万有引力公式有啥关系？而且卫星在同步卫星轨道是相对地球静止不动的，是不转的。) }# }8 {5 f) f. i9 ~
附一张网上的盗图（侵删）
作者: boa65432    时间: 2016-1-3 16:17
万有引力好像适用于所有天体！
作者: zsddb    时间: 2016-1-3 16:51
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 17:29 编辑
* b- g( X* M9 r) ?( M- E9 ?; U
8 q3 k# n5 B! L+ Y说风凉话和无根据指责的请走开，我只是想和感兴趣的朋友讨论下问题。至于计算嘛，有二体微分，说不定也还有其他方法，不要局限于一种。& q, k3 I' g* M3 |
我开此贴，也只是想让有兴趣的朋友来讨论讨论万有引力公式。现今卫星上天，飞船出系都是平常事，但这些过程中，惯性制导，引力制导所扮演的角色恐怕不是最重要的，往往激光定位才是保证轨道正确的最佳手段，而且到达轨道后还要进行同步修正。那这不变向的在告诉我们惯性，引力有很大的误差吗？记得最近看新闻，好像老外都要从做自由落体实验，不知道是真是假。
: E' d1 p. d# e( V, J- v如图所示，地球自转的同时，假如有两个同质量的卫星，且与地球同距离，只是一个是顺地球自转方向运动，另一个逆地球自转方向运动，要是按照万有引力公式，他们所受的引力是一样的，但事实是否如此呢？恐怕这个问题老美都回答不了，因为他没做过这样的比较啊。话又说回来，逆地球自转发射的卫星为什么会多消耗能量呢？多消耗多少估计也没人做过实际测量吧。
作者: 寂静天花板    时间: 2016-1-3 17:22
呵呵呵呵，必威APP精装版下载你家开的，你想让谁谁就走开吗。: T4 E( ?- _% O* Y
比较你个头啊，民科一天到晚与风车作战，不知战果如何。
作者: 常青树521    时间: 2016-1-3 17:54
如果那两颗相同质量的同步卫星绕地球的速度是一样的，那就说明所受的引力也是一样的。不过这种细微的差别实验应该是无法验证的，因为不可能存在一个空间，只有几个物体相互影响的。
作者: zsddb    时间: 2016-1-3 18:50
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 19:45 编辑 2 `& G; l  P* ]2 d" ?$ e$ L
常青树521 发表于 2016-1-3 17:54 ( w/ E3 i9 P5 r+ Y+ W
如果那两颗相同质量的同步卫星绕地球的速度是一样的，那就说明所受的引力也是一样的。不过这种细微的差别实 ...
9 `% v* u8 _* k6 t7 x6 v

& T; R- S( j( D9 a' D) X, J4 J关键的问题还在于，如果我们从同一个地点发射卫星，一个顺地球自转方向，一个逆地球自转方向，依据万有引力定律来规划能量，让其达到同步轨道，只修正空气阻力和地球不同点重力加速度的影响，你觉得逆地球自转的那个卫星还会绕地球转吗？5 E0 u) ~0 H9 y
我个人感觉这个问题的突破点，恐怕只会是哪些玩气球的公司，因为他们的产品没有过多的动力来玩修正。因此他们必须真正熟悉万有引力是怎么回事。
作者: walyem    时间: 2016-1-3 20:28
所有公转的天体，只能做非对称性的“鸭蛋”形轨道运动,近日端是“鸭蛋”形的小头，远日端是“鸭蛋”形大头，既不能做纯圆周运动, 也不能做纯椭圆运动，要保证天体公转一周，引力所做的正功要大于引力所做的负功，才可能使它们的角动能守恒,卫星的公转方向要与行星的自转方向要一致, 行星的公转方向要与恒星的自转方向要一致, 不可以逆向公转，也不能沿着南北极方向转动,如果有的话，它的运动寿命是很有限的 。
作者: walyem    时间: 2016-1-3 21:26
天体是角动能守恒，就是定时间内的不是动能守恒，万有引力一直做功的，这个你可以想象下呼啦圈，把万有引力想象成接触力就想通了。再想象下投石器，转起来时候手也是变的，这种变心提供动能，增加速度，而这两个轨迹必须是同向的，假如反向，不说反向了，内角速度比外角速度小的时候，绳子不起作用石头飞出去的了。
作者: zsddb    时间: 2016-1-3 22:42
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-3 23:01 编辑
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walyem 发表于 2016-1-3 21:26
$ k# T, C- Q, `  S: o; P天体是角动能守恒，就是定时间内的不是动能守恒，万有引力一直做功的，这个你可以想象下呼啦圈，把万有引力 ...

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8 Y: W# ^$ H; [6 K6 l  u  D天体也是物体，物体从大到小不应该没有什么本质的区别。遨游太空的卫星是当天体看呢还是当物体看？守恒是公理，不可能出了地球就变了。诚然，现有的理论体系都是基于万有引力常数开发出来的，就是一切都得围绕这个基础来解释。这个我们可以不去管他，毕竟这个说起来就是哲学问题了。但你说的那个投石器的问题，你可能忽略了另一种可能，就是不是用绳子抛投，而是用刚体杆件抛投，那样的话，逆角速度也是可能的。所以我觉得你举这个投石器的例子不妥。我觉得嘛，万有引力说起来也可以用香蕉球原理解释，而且很科学，亿万年刚体受力演化的结果。
作者: 螺旋线    时间: 2016-1-3 23:10
谁告诉你卫星都是顺发？怎么发是要看要进什么轨道，气象卫星就是偏西发，进太阳同步轨道。
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-4 18:43
卫星飞上去是因为离心力大于地球引力（重力），引力拉不住它了所以就飞走了，: a: s7 F2 ~. B: B9 F7 X
离心力的计算公式是mv2r,
/ V! V$ @. S: V5 \3 g" O如果是顺地球转动方向飞，初速度是地球自转速度，是正值
3 w7 C- Q% y1 |  N! `; }' p+ f如果是逆地球转动方向飞，初速度是负的地球自转速度，是负值1 l4 Q" ]- y) M' ]- E* q) J
如果要达到一个最小的脱离离心力，那就是再地球表面有个最小的相对速度（此速度和地球自转无关）。从初始速度开始道最小脱离速度，中间的过程是需要发动机出功率的。同样的一个发动机，从一个正速度到脱离速度需要的做功多还是从一个负速度到脱离速度需要的做功多？
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-4 18:44
小人Mτ 发表于 2016-1-4 18:43 & r( \* D0 W; T2 n1 F
卫星飞上去是因为离心力大于地球引力（重力），引力拉不住它了所以就飞走了，6 C$ Q& X( |! k7 M7 r5 L$ D$ D' X
离心力的计算公式是mv2r,6 Q6 q6 y. w4 `0 k
如 ...
, c& e/ h. _; R+ _; M
这样的回答你可满意？% B' C# |7 |* b$ E  R: v
作者: zsddb    时间: 2016-1-4 19:17
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-4 19:20 编辑
) O/ U# Y8 p4 }( ^( Z  n" k; s+ m0 a
小人Mτ 发表于 2016-1-4 18:44
. Z+ \" m% a6 t* }这样的回答你可满意？
+ r* Y; N. o- v( }- M. E
) D6 Q6 D4 Y* H; a& G/ N# }- G0 z
不满意。
4 o0 Y( I1 u# J. Y+ `7 j最简单的例子就是东西向各扔一块石头，如果觉得石头太轻，速度不够的话，就东西向各射击一发子弹，再不够就各发射颗导弹，还觉得不够只有拿北京与纽约之间的飞机来比较了，如果真如你所说，那么北京飞纽约的燃油消耗一定比纽约飞北京的燃油消耗少很多。这其中的空气阻力我们都暂时当相同来考虑，不然问题没法讨论。不过说实话我真不知道他们之间的逆向飞行是否真节约了很多燃油，如果是的还请告诉一下。
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-5 15:25
zsddb 发表于 2016-1-4 19:17   B  v% h8 i" t3 V7 {& d- q0 _0 N
不满意。
) u8 ?$ g1 j+ k最简单的例子就是东西向各扔一块石头，如果觉得石头太轻，速度不够的话，就东西向各射击一发 ...

0 j+ V& I9 c2 B& ?- S北京飞纽约和纽约飞北京都是再大气层内，消耗的能量主要用来克服大气阻力和很小范围的升降，飞机的目的是距离，这对于两个方向的飞行都是一样的（地球大气层对于地球的自转是相对静止的）。
! C. y1 b4 v, I# t4 Y1 }. A/ D9 E" l飞船顺逆飞行到同一轨道时消耗的能量一部分是克服万有引力（重力）做功，一个是克服大气阻力，但最重要的是保持一定的速度。
* I1 v% R, Y/ J: Y, o9 I7 Y把地球简化到一个质心，人类在离质心“地球半径”的位置，同时周围有很厚的一层空气随着人类一起在绕着质心做1转/24小时的转动。如果是低空飞行从0度飞到180度，哪个方向都可以，没有太大区别。如果要飞出大气层，你就要达到相对质心'角速度乘以半径的平方“的速度。如果顺着已经有的方向飞行，那么需要增加的速度就少，如果逆着已有的速度方向飞行，那么你需要增加的速度就多，同时克服空气阻力需要做的功也多。
作者: 常青树521    时间: 2016-1-5 16:15
常青树521 发表于 2016-1-3 17:54
# }' h/ E& n3 O5 j5 k- ^5 Q如果那两颗相同质量的同步卫星绕地球的速度是一样的，那就说明所受的引力也是一样的。不过这种细微的差别实 ...
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消耗的能量和初始速度有关啊# W* l' X# y- [, y3 i) G' @  p

. m3 T6 L5 `8 P; S; a; W9 n
作者: zsddb    时间: 2016-1-5 17:03
本帖最后由 zsddb 于 2016-1-5 17:07 编辑
! L. Y- S9 v# \! [8 K* j+ q
小人Mτ 发表于 2016-1-5 15:25 ' \! H* F7 T3 B  v! o7 f
北京飞纽约和纽约飞北京都是再大气层内，消耗的能量主要用来克服大气阻力和很小范围的升降，飞机的目的是 ...

, b5 R& }, c: G1 R) n& n9 W! n' Y( y; t7 L% S' p3 L
你说的理由还是很牵强。; M5 R8 |" X# Q6 t
首先，大气层相对地球认为静止我觉得就不妥，我觉得恰恰是由于大气层与地球自转之间存在速度差才导致的大气环流运动。这个需要建立大气环流模型并且用大量数据来证明才可信，我们不去管它。4 }3 e1 F8 K) _* I
第二，洲际飞行你觉得是仍然是在系统内（大气层内）的原因的话，那只能是用洲际导弹来说话了，出大气层再入大气层，不过这方面的数据那更是少得可怜了。不管话又说回来，大气层被你认为是系统边界，那这个边界为什么会是一个过渡性质的，又是怎样过渡的呢？最外层的那颗大气分子又是如何实现引力平衡的？
7 x8 w- C% s, q& h第三，把地球引力问题简化为质心作用很不妥，这样在南北极自转速度几乎可以认为是0，那么在南北极放个气球到相同距离轨道上，它又靠什么力来实现引力平衡呢？
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-5 18:26
zsddb 发表于 2016-1-5 17:03 1 P' S& l0 ]! v- f% w# {
你说的理由还是很牵强。% \/ y+ W4 J* F$ C7 P9 D
首先，大气层相对地球认为静止我觉得就不妥，我觉得恰恰是由于大气层与地球自 ...
" O5 {* I3 o8 ?3 k1 V& D3 h
1.地球赤道半径6378Km，换算到地球表面速度为231.8m/s，你觉得在什么东西起飞的时候周围空气会跟着你以这么大的速度起飞吗？这样的情况你觉得你还飞得起来吗？想想飞机和直升机起飞的原理吧，然后是不是觉得起飞就是要克服空气阻力再把空气阻力变成升力？
! z7 J0 N3 d& X% H0 C* M1 N$ {2.关于洲际飞行这事，我真的不知道，我只是地面动物，没坐过飞机，也没下过海。不过这个问题还是可以说明的。首先，飞行时无论空气在哪，是否出过大气层，大气层的作用最多还是阻力，距离越远，相对速度越块，阻力越大，这个算是公理吧？
( c2 [; @/ K/ F9 u3.你觉得在南极发射的卫星不是绕着地球质心旋转吗？看看这个图明白了吗？卫星不是沿着赤道周线旋转，它的旋转轴是靠速度的方向和质心确定的平面确定的[attach]375599[/attach]2 w  H* ^; B6 h$ I
4.不要再拿气球举例子了好不？气球升高后内压力就与外压力逐渐平衡，最后就是嘭的一声没了。
' I% B0 ]+ J6 Z5.大气层的形成也是地球引力的作用，你可以想想液体（流体）内部压力随着液体（流体）深增加而增加。最表面的液体压力为外界压力（参考液压气动系统）。
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作者: zsddb    时间: 2016-1-5 19:51
小人Mτ 发表于 2016-1-5 18:26
, `2 c6 r, m' C/ k( N" E$ h1.地球赤道半径6378Km，换算到地球表面速度为231.8m/s，你觉得在什么东西起飞的时候周围空气会跟着你以这 ...
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我不是想和你争论什么，只是想让感兴趣的人思考下上帝为什么在公转问题上会厚此薄彼，让逆向公转几乎不可见。有些卫星轨道近似绕南北极，的确是可以的，但关键是这种卫星的发射和修正过程。南北极放气球你不喜欢，那就南北极发射火箭吧，只要是垂直于南北极，速度始终保持低速就行，你说它到达同步轨道后切断动力，是该落下来呢，还是该向前飞出地球，还是转圈？我觉得这个问题很有趣。至于你说的那些各人有各见吧。
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-6 13:15
本帖最后由 小人Mτ 于 2016-1-6 13:18 编辑 9 g# f' x5 b5 X) }3 t
zsddb 发表于 2016-1-5 19:51
/ m# X+ b: [& M3 f! p$ h我不是想和你争论什么，只是想让感兴趣的人思考下上帝为什么在公转问题上会厚此薄彼，让逆向公转几乎不可 ...
  W9 e; V! M; W) H4 \2 z) O5 z
哥哥，火箭不是一直在竖直飞行的，飞出去一[attach]375619[/attach]定高度要变向的
作者: zsddb    时间: 2016-1-6 17:57
小人Mτ 发表于 2016-1-6 13:15
3 v3 u. R* X! ]% r" u哥哥，火箭不是一直在竖直飞行的，飞出去一定高度要变向的

+ B( r2 z! M& ?" u
3 n- X9 _/ Q6 |& p3 \9 [; |你说了那么多，始终没有回答我感兴趣的问题：
, @* c' ]! o& x5 C& P上帝为什么在公转问题上会厚此薄彼，让逆向公转几乎不可见。
6 @) v; }6 R7 a0 ~3 W+ Q
( R2 }1 T; h' s: R) S$ i0 f4 m
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-7 17:43
zsddb 发表于 2016-1-6 17:57
7 Q1 j; y) W$ M5 X. H! F你说了那么多，始终没有回答我感兴趣的问题：$ D5 |% s" l  J$ L
上帝为什么在公转问题上会厚此薄彼，让逆向公转几乎不可 ...
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说那么多都白说了，我要说的是上帝没有厚此薄彼的问题，万有引力在两个方向上是同样适用的。7 F8 E: w- k0 _9 J+ I
作者: zsddb    时间: 2016-1-8 02:22
小人Mτ 发表于 2016-1-7 17:43
+ [5 k6 O/ Q* V* C4 h. D4 {说那么多都白说了，我要说的是上帝没有厚此薄彼的问题，万有引力在两个方向上是同样适用的。
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你说的适用只是停留在纸面上，现实中好像还没有一颗逆向公转的同步卫星吧，最简单的就是放一颗气球到同步轨道以上试试，你怕爆可以皮做厚点嘛。
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-8 12:36
zsddb 发表于 2016-1-8 02:22 " L$ A  u  j7 P$ K( W# ^, A
你说的适用只是停留在纸面上，现实中好像还没有一颗逆向公转的同步卫星吧，最简单的就是放一颗气球到同步 ...

' }3 i4 I' @9 x$ ^8 q) x正向发卫星可以节省能源，减轻发射重量，整个的设计也更简单，你觉得专家设计师为什么要逆向发射呢？* w1 D) o2 t! y
作者: zsddb    时间: 2016-1-8 12:59
小人Mτ 发表于 2016-1-8 12:36 ) M4 F3 k' v& L$ w* _. v9 Z
正向发卫星可以节省能源，减轻发射重量，整个的设计也更简单，你觉得专家设计师为什么要逆向发射呢？

- }& u- C+ ^9 u1 A所以我说用放气球来验证啊，这样就不存在你说的能量浪费了。* U1 G, x* X6 _

4 h4 t  A0 O; N9 A; g4 c0 M不过我觉得为了验证逆向公转是否存在，发射颗逆向卫星又能浪费到哪去？
作者: 小人Mτ    时间: 2016-1-9 09:39
zsddb 发表于 2016-1-8 12:59
  K8 W. U2 i& @3 x所以我说用放气球来验证啊，这样就不存在你说的能量浪费了。+ y  G0 J& k3 L

# ]! q9 r6 T0 W' ^  z不过我觉得为了验证逆向公转是否存在，发 ...
# V! ^( i/ L) y1 B
百度盗用文件http://wenku.baidu.com/link?url=gh2PceqhGr8lDb2scDE32PfTBkBTeINmccNwbZOu_TWoGSiMH44Yyo8h5ZVH5cSfE6OlmdgSSpliSUQzvhunyDK1v_UQaNQSmD6F2uaS9eO
  ]" ^# A  E1 I/ L& ?& c知网文件http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GZSL200705016.htm* @) T( ~+ L3 {% y3 U
这个可以看看,多消耗27%能量，这还是忽略了很多情况下的计算得出的结论，如果算上气体燃料不是同时喷射出来的还要多更多，再算上空气阻力就不知道还要多多少了。5 D0 c% B' q2 i8 e5 ]2 ]" a& }# T
作者: 枕头Man    时间: 2016-1-9 18:05
你掏钱啊，想怎么玩怎么玩
作者: bamboo    时间: 2016-1-13 19:58
较真，既可爱又讨厌
作者: 风声柳林    时间: 2016-1-13 22:26
这样的话卫星速度是不是会更小的啊，假设地球是静止的，那么卫星的速度就是卫星就是利用相对速度计算出来的
作者: Brian_Hou    时间: 2016-1-15 10:33
额...歪个楼~楼主说顺自转、逆自转、垂直放气球，如果气球没有动力的话，所有的气球应该都是朝一个方向飞的吧，怎么实现控制它们的方向呢？
作者: BB7290    时间: 2016-1-19 18:28
zsddb 发表于 2016-1-8 12:59 ! @5 W5 b( {+ l: W; e. G
所以我说用放气球来验证啊，这样就不存在你说的能量浪费了。' l2 p$ @0 P' [6 W- f2 n8 i
( J" k/ S/ o1 [* R' j3 a" q$ Z
不过我觉得为了验证逆向公转是否存在，发 ...
) c" @  D4 t; I& \; ]( S. y& v7 p
呵呵，说这话，别人怎么不做？做这个能给别人带来什么？
0 `5 E5 `; ?% L. g# j/ {凭什么给你投资？意义？怎么打动别人？你有能力去完成？- r. g$ @2 \0 p% o# s, {




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