轨道速度, SPM Physics Glossary

释义

卫星在给定半径上维持稳定轨道所需具有的速度，此时引力提供向心力。

轨道速度是卫星在给定半径上维持稳定圆形轨道所必须具有的速度，此时引力恰好提供所需的向心力。它的单位为 m s⁻¹，取决于中心天体的质量和轨道半径，而与卫星的质量无关。

令引力等于向心力，GMm/r² = mv²/r，得 v = √(GM/r)。这表明处于较低轨道（r 较小）的卫星必须运动得更快。

例如，绕地球的低轨卫星速率约为 8 × 10³ m s⁻¹。

不要把轨道速度与逃逸速度混淆。轨道速度使卫星在固定半径上绕行，而逃逸速度是完全离开引力场所需的更大速率（逃逸速度 = √2 × 同一半径处的轨道速度）。

在试卷二中，常问推导轨道速度的表达式或解释为何较低轨道的卫星运动更快。要说明令 GMm/r² 等于 mv²/r 会约去卫星质量 m，得 v = √(GM/r)，因此半径越小，速率越大。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

常见问题

哪个公式给出轨道速度？

令引力等于向心力得 v = √(GM/r)，其中 M 是中心天体的质量，r 是轨道半径。卫星自身的质量被约去。

为什么较低轨道的卫星运动更快？

因为 v = √(GM/r)，半径 r 越小，速度越大。距离越近引力越强，因此需要更快的速率来提供更大的向心力。

轨道速度取决于卫星的质量吗？

不。令引力等于向心力时卫星质量被约去，所以轨道速度只取决于中心质量和轨道半径。