Question

空间探测器从行星旁绕过，由于行星的作用，可以使探测器的运动速率增大，这种现象被称为“弹弓效应”。在航天技术中，“弹弓效应”是用来增大人造小天体运动速率的一种有效方法。1989年10月发射的伽利略探测器就曾利用这种效应。土星的质量M=5.67×1026 kg ，以相对太阳的轨道速率u0="9.6" km/s 运行；伽利略空间探测器的质量为m="150" kg ，相对于太阳迎向土星的速率为v0="10.4" km/s ，由于“弹弓效应”探测器绕过土星后，沿与原来速度相反的方向离去，求它离开土星后相对于太阳的速率。

Answer 1

以太阳为参照系，u0 的方向为正方向，由
动量守恒：，
动能守恒：，
联立求解有：。
由题意可知，m<<M，即：。

1、抽取有用的信息：土星的质量M=5.67×1026 kg ，以相对太阳的轨道速率u0="9.6" km/s 运行；空间探测器的质量为m="150" kg ，相对于太阳迎向土星的速率为v0="10.4" km/s ，相互作用后，探测器绕过土星后，沿与原来速度相反的方向离去，求它离开土星后相对于太阳的速率。
2、抽象为纯物理过程：这一问题的物理过程就是一个简单的两个物体的相互作用的过程。
3、建立物理模型：凡物体相互作用，交换动量和能量的过程都叫碰撞，凡碰撞问题，都具有动量和能量守恒两大核心特点。