Trạm không gian quốc tế ISS có tổng khối lượng 350 tấn, quay quanh Trái Đất ở độ cao 340 km

Giải Vật lí 10 Cánh diều Bài 1: Chuyển động tròn

Vận dụng 1 trang 110 Vật lí 10:

Trạm không gian quốc tế ISS có tổng khối lượng 350 tấn, quay quanh Trái Đất ở độ cao 340 km, nơi có gia tốc trọng trường 8,8 m/s². Bán kính Trái Đất là 6400 km. Tính:

a) Lực hướng tâm tác dụng lên Trạm không gian.

b) Tốc độ của Trạm không gian trên quỹ đạo.

c) Thời gian Trạm không gian quay một vòng quanh Trái Đất.

d) Số vòng Trạm không gian quay quanh Trái Đất trong một ngày.

Lời giải:

Đổi đơn vị: m = 350 tấn = 350000 kg; h = 240 km = 240000 m; R = 6400 km = 6400000 m

a) Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên trạm vũ trụ đóng vai trò lực hướng tâm

F = ma = 350000.8,8 = 3080000 (N)

b) Lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm nên

$$\begin{gathered} F=m\frac{v^2}{r}\Rightarrow v=\sqrt{\frac{F.r}{m}} \\ =\sqrt{\frac{3080000.(6400000+240000)}{350000}}=7644\left(m/s\right) \end{gathered}$$ 

c) Thời gian quay quanh Trái Đất của Trạm không gian là:

$T=\frac{2\pi r}{v}=\frac{2\pi (6400000+240000)}{7644}=5457,8$ (s) = 1,517 giờ

d) Số vòng Trạm không gian thực hiện quanh Trái Đất trong một ngày là

$N=\frac{24}{T}=\frac{24}{1,516}=15,83$ (vòng).