结构推理 质量为的陨石在地球表面上方的圆形轨道上绕地球运动.它突然与另一轻得多的陨石发生正碰使动能损失2.0%. (1)什么物理定律适用于碰撞后的大陨石的运动? (2)描述碰撞后陨石轨道的形状; (3)求出陨石在碰撞后最接近地球的距离.
【正确答案】解(1)碰撞后大陨石仍只受地球的引力作用,仍是有心运动,机械能守恒定律和对力心的角动量守恒定律适用于碰撞后大陨石的运动. (2)碰前大陨石做圆周运动,总能量E<0,碰后,仍有E<0,因动能损失,地球的引力大于按原来半径的圆周运动所需要的向心力,陨石碰后做椭圆轨道运动. (3) 由 碰撞前陨石的动能为 其中用了为地球半径.代入 ,质量m可不必代入数据. 碰撞后陨石的动能为 碰撞后陨石的势能等于碰前的势能 碰撞后陨石的机械能 由 可得碰后椭圆轨道的长轴 代入 可得 大陨石和轻得多的陨石发生正碰,碰后大陨石的速度方向不变,这时的位置,,因,这时的。 碰撞后陨石最接近地面的距离为
【答案解析】