首先纠正一个概念,根据题意,“离心力”显然是指空间站的物体受到的力,受力体是空间站的物体。实际上世上根本不存在“离心力”,所谓的“离心力”不过是维持惯性的效应趋势,是强制
首先纠正一个概念,根据题意,“离心力”显然是指空间站的物体受到的力,受力体是空间站的物体。实际上世上根本不存在“离心力”,所谓的“离心力”不过是维持惯性的效应趋势,是强制改变物体运动状态的主体施力方(在这里就是地球)感受到的力(在这里就是物体对地球的引力),这个力是主体方施于物体向心力的反作用力,而对于物体来说,离心力是“虚拟的”,物体只感受到向心力,没有受到“离心力”。对于空间站的物体来说,物体所受的向心力由地球引力提供,是物体运动方向和所受向心力永远的垂直关系使得物体维持不断改变的惯性趋势“抵消”了向心力,因而空间站的物体也相互失去了支持力而处于物理概念上的“失重”状态。
说到这里再简单科普一点失重的知识:实际上真正的失去重力是指远离任何有质量的物体,进入太空深处不受到任何引力的状态。按广义相对论讲,就是进入平直时空,但这一点很难做到,因为宇宙间没有绝对平直的时空,除非没有任何物质,如果是这样,那这个物体也就不会存在,因而这是不可能的。宇宙时空整体看起来是弯曲的。所以物理上的失重一般指失去重量而非引力。这里重量的意思指的是物体对支持物的压力,因此失去重量就是失去支持力。上面说的空间站这个“失重”就是失去或部分失去支持力造成的物理现象,而非失去引力的意思。实际上空间站的物体仍然受到地球的引力。当然根据失去支持力的程度,失重又分完全失重和非完全失重。像自由落体就是完全失重,好了,有关于失重的话题就说到这里。
通过上面的陈述,我们就知道应该怎么回答这个题目了。这个“离心力”的说法应该改为空间站物体所受“地球引力”能够达到地面的大小吗?因为这个“离心力”就是空间站地球的引力。所谓地球同步轨道就是空间站的轨道周期等于地球的自转周期,且方向也与之一致。
人造航天器受到的地球引力大小只与轨道高度有关,而与地球的自转无关。即空间站围绕地球转动是绕着地球质心转动的,即使静止于地球表面,相对于地球质心也是运动的,照常有“惯性趋势”。下面我们来算一下:地球同步轨道高度约36000公里,精确值为35786公里。根据万有引力公式F=GMm/R²得地球同步轨道高度处的引力加速度g同=GM/R²,其中G为万有引力常数,M为地球质量,R为空间站距地心距离,已知地球半径r=6371公里,设地球表面加速度为g,那么g≈GM/r²,则g同/g=r²/R²=6371²/35786²≈0.03169,即g同=0.03169g,引力的确比地面小多了,即约相当于地面的百分之三。再据向心力公式,得出这个高度的线速度V=√g同R≈3.3公里/秒。