静止衛星の軌道の計算について

このQ&Aのポイント
  • 静止衛星の軌道半径の計算がうまく行えない問題について
  • 軌道半径の計算には遠心力と引力の釣り合いを考慮する必要がある
  • 万有引力定数や角速度を使用して計算しても、求めたい軌道半径にならないことがある
回答を見る
  • ベストアンサー

静止衛星の軌道の計算について

静止衛星の軌道半径が約42,000kmということですが、計算がうまくできません。 遠心力と引力が釣り合い、以下のとおりになることは分かります。 軌道の半径をr、角速度をω、万有引力定数G、地球質量をMとすると r3 = GM/ω2 しかし、ここで万有引力定数  6.673×10^-11 m3 kg-1 s-2 地球の質量 5.9742×10^24 kg 角速度として、2π/86400(秒)=7.27×10^-5 s-1 で計算しても、r=42,000kmになりません。 また、他のところで求め方を見ると、途中で重力加速度gを使ったりしていますが、gを使わず直接求めることはできないのでしょうか? よろしくお願いします。   

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • okormazd
  • ベストアンサー率50% (1224/2412)
回答No.1

単なる計算間違い。 42251.683724655330784276522864802 (距離減衰も入れて)gを使えばGがいらなくなるだけで同じことでしょう。「直接求める」って意味不明。

qqq_bird1
質問者

お礼

単なる計算間違いだったんですね。 ありがとうございました。

関連するQ&A

  • 静止衛星の高度の求め方について

    次の問題の解き方と答えを教えてください。 地球の周りの静止衛星は赤道上空にあって地球表面から3万6千kmの高度にある。このことは地球を球体とみなし静止衛星にはたらく万有引力と遠心力との均衡を数式化すれば解くことができる。同様に火星または木星の赤道上空に静止衛星をおく場合を想定し、下記の条件でこの静止衛星の惑星表面からの高度を千km単位で有効数字2桁として求めよ。(なお、1日は86400秒。) 火星:赤道半径(m単位) 3.396E+ 6、質量(kg単位) 6.4196E+ 23、自転周期(日単位) 1.026 木星:赤道半径(m単位)7.1492E+7、質量(kg単位)1.899E+27、自転周期(日単位)0.414 万有引力定数(Nm^2/kg^2): 6.672E-11 地球:赤道半径(m単位) 6.378E +23、質量(kg単位) 5.974E+ 24、自転周期(秒) 86164.1、静止衛星地上高(千km単位) 36 また、静止衛星に働く地球の引力と円軌道を周回する場合の遠心力とのバランス式 G・(M・m)÷(R+h)^2=m・{V^2÷(R+h)}…(1) R:地球の赤道半径、h:静止衛星高度、G:万有引力定数、M:地球質量、 V:静止衛星が地球を周る速度 2π(R+h)÷V=86164秒…(2) π:パイ(円周率、3.1416) これらをつかって地球の静止衛星の高さを求めるようなので火星、木星も同様に計算するものだと思います。 よろしくお願いします。

  • 静止衛星の問題

    地表から高さh(m)の円軌道上を、地球の自転と同じ周期T(s)で、地球の自転と同じ向きに赤道上を回る人工衛星は地上から静止してみえるので静止衛星と言う。地球の質量をM(kg)、人工衛星の質量をm(kg)、地球の半径をR(m)、地表における重力加速度をgとする。 1,静止衛星の角速度ω(rad/s)をTを用いて表せ 2,静止衛星の速度v(m/s)をR,h,Tを用いて答えよ 3.静止衛星の加速度a(m/s2)をR,h、Tを用いて答えよ お答えください・・・・お願いします

  • プログラミングの仕方

    地球の周りを回っている人工衛星は、 人工衛星の周期をT、高度をh 地球の質量をM、半径をR、 万有引力定数をG とすると T=2π(R+h)√((R+h)/GM) である。 気象衛星ひまわりは静止軌道(周期がおよそ24H)を飛行している。そのおよその高度を、hを1000kmから始めて1000km毎に増やし、周期が24Hに近い最も近い値とするプログラムを作成せよ。 R=6.36×106m G=6.67×10-11m3/s-2/kg-1 M=5.97×1024kg が解けません 解き方を教えてもらえないでしょうか?

  • 万有引力のベクトル表示

    質量M[kg]の質量が原点にあり、質量m[kg]の質量が、 位置ベクトルrにある。質量mに働く万有引力F(ベクトル)を、 r(ベクトル)、M、m、G(万有引力定数)を用いて示せ。 万有引力のベクトル表示の求め方を できるだけ計算式を使わずに 教えてください。お願いします。

  • 地学の問題  ・・・助けて下さいm(__)m

    太陽からI天文単位の距離での太陽定数が毎秒1,4kw/m2とすると 太陽が毎秒放出する全エネルギーを求めるためにはどの条件が、最低限ひつようか。 1 太陽系の半径 5.9×10^9 km 2 太陽半径 7.0×10^5 km 3 太陽の質量 2.0×10^30 kg 4 地球の平均軌道半径 1.5×10^8 km 5 地球の半径 6.4×10^3 km 6 万有引力定数 6.7×10^-11Nm^-2 kg^-2 また上で選んだ値を使って、具体的に太陽が放出する全エネルギーを有効数字二桁でkW単位で求めよ。 おねがいします! どうしてもわかりません~(泣

  • 金の原子核の中心に働く力

    こんにちは、 月の質量をM,地球の質量をE,月と地球の距離をR,万有引力定数をGとすると 地球の中心に働く力は、 fc=G・M/R^2 となります。 そうしますと、例えば金原子の場合、 比例定数をkとすると、 fc=k・e/r^2 になりますが、eは、電子の全ての電荷になるのでしょうか? また、電子の軌道半径rは、いろいろとありますが、具体的にどのような値になるのでしょうか?

  • 人工衛星の軌道

    大学力学の問題です。質量mの物体に地上からの高さがx0の位置で、水平方向へ速度v0を与える。それが人工衛星として運行するためのv0に対する条件を求め、そのときの軌道を地球の中心を原点とする極座標で表してください。地球の半径=R、地球の質量=M、重力加速度=gです。

  • 物理・地学の問題です。解法を教えて下さい。

    ある人工衛星が地球の中心から7.0×10^6[m]離れたところを周期5.9×10^3[s]の円軌道で飛翔している。人工衛星の質量は地球とくらべて十分小さく無視できるとき、地球半径を6.4×10^6[m]、万有引力定数を6.7×10^-11[N・m^2/kg^2]、円周率を3.1として地球の平均密度[kg/m^3]を求めなさい。 解答は5.2×10^3[kg/m^3]です。途中で使用する公式等も示していただけるとうれしいです。 よろしくお願いします。

  • 静止衛星の軌道の考え方について教えてください。

    下記の条件パラメータがあります。(これはある教科書の記載です。) 1.・Equatorial Radius: re =6378.14 km 2.・Geostationary Radius: rS =42164.17 km 3.・Geostationary Height (Altitude): hGSO =rS ? re =35786 km 4.・Eccentricity of the earth: ee =0.08182 この場合に考え方についてです。 4項の離心率がe=0.08182となっています。本、衛星は静止衛星(地球の自転と同速度)となっていますが、当然地球の周りを回る軌道があると考える分けでしょうか?(たぶんそうだと思っています。) そこで、離心率は0~1で定義されます。(完全円は0です。) 式(軌道半径の最大、最小をrmax, rminとします。) e=(rmax-rmin)/(rmax+rmin) そうすると、この場合の2項の軌道半径は、rmaxとrminの平均と考えるのでしょうか? 以上 宜しく御願いします。

  • 2体問題(面積速度を使う?)

    質点1,2の位置ベクトルを<r1>,<r2>とします。両者の相対ベクトルが<r>=<r2>-<r1>です。 質点1が太陽、質点2が地球とします。両者には万有引力のみ働くとしてそのポテンシャルが U(r)=-Gm1m2/<r> (G:万有引力定数,m1:太陽質量,m2:地球質量) で与えられます。惑星は厳密には太陽を1つの焦点とする楕円軌道上を運動しますが、m1>>m2の場合、惑星の運動は太陽を中心とする円軌道で近似されます。この場合の公転周期Tと半径rの関係を求めよ、という問題です。 シンプルに万有引力と遠心力の釣り合いから考えればTはrの3/2乗に比例するはずですよね? ところがこの問題はその前の問題との関連で面積速度を使うようなのです。換算質量μと極座標(r,θ)を用いて μr^2(dθ/dt)=μh/2 (h:面積速度の2倍) これを用いると dθ/dt=ω (ω:角速度) から T=2π/ω=(4π/h)・r^2 となりTがr^2に比例する式になってしまいます。どこかに間違いがあるのでしょうか?お願いします。