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太空中的单摆

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已有 1501 次阅读 2020-10-16 10:31 |系统分类:澳门永利娱乐官方网站登入

2013年6月20日,正在太空中翱翔的天宫一号实验室第一次给全国中小学生上了有趣的一堂课。学生们通过电视看到,航天员王亚平演示的单摆在太空中只能绕支点旋转却不能来回摆动(图1)。试想在空间站的失重环境里,所有物体都漂浮在空中,没有往回拉的重力单摆自然摆不起来。不过再认真做些思考,太空中的单摆也并非完全不能摆动,而是遵循与地面上完全不同的摆动规律。

将空间站的质心 作为坐标系的原点,建立与空间站固结的参考坐标系。根据牛顿力学原理,所有相对非惯性坐标系运动的物体除实际作用力以外,还必须增加由于动坐标系的加速度所引起的惯性力。就圆轨道的空间站而言,也就是 点圆周运动的离心力。空间站要维持圆周运动,惯性力与地球引力的合力必须大小相等方向相反。地球引力与地心 Oe 至物体的距离平方成反比。空间站内的不同位置因为与地心的距离和引力不同,重力与惯性力不能完全抵消,就会有“残余”的重力出现。可见重力在空间站里并未完全消失。


  3 绳系卫星


                         参考文献

[1]       刘延柱. 高等动力学. 北京,高等教育出版社, 2001

[2]       贾书惠神秘的数字84.4, 力学与实践,1997, 19(1): 67-69


(原文载于《力学与实践》,201335(4): 78-79)






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