Вверх
Физика 9 кл. Искусственные спутники Земли
Касс!ная физика на Youtube
Занимательные фишки - 7 класс
 Ответы 7 классу
ГДЗ 7 класс
 Ответы 8 класс
Занимательные фишки - 8 класс
ГДЗ  8 классу
Занимательные фишки - 9 класс
ГДЗ  8 классу
Конспекты, учебники, видео - 10-11 класс
Физика для  чайников
"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?

Физика для чайников
Диафильмы по физике

Инфографика по физике
Кроссворды по физике

Задачи-загадки по физике
Ребусы по физике

Презентации по физике
Головоломки

Физика 9 кл. Искусственные спутники Земли



1. Что необходимо сделать с физическим телом, чтобы оно стало искусственным спутником Земли?

Для того, чтобы некоторое тело стало искусственным спутником Земли, его нужно вывести за пределы земной атмосферы и придать ему определенную скорость, направленную по касательной к окружности, по которой он будет двигаться.



Объяснения по рисунку Ньютона:

Земной шар, на нем показана высокая гора, с вершины которой бросают камни, придавая им различные по модулю горизонтально направленные скорости.
Брошенный камень отклонится под действием силы тяжести от прямолинейного пути и, описав кривую траекторию, упадет на Землю.
Если его бросить с большой скоростью, то он упадет дальше.
Вывод:
при отсутствии сопротивления воздуха и при достаточно большой скорости тело вообще может не упасть иа Землю, а будет описывать круговые траектории, оставаясь на одной и той же высоте над Землей.
Такое тело становится искусственным спутником Земли.



2. Как должна быть направлена скорость тела в момент его вывода на круговую орбиту, чтобы оно стало искусственным спутником Земли?



Тело, которому на высоте h над Землей сообщена недостаточная начальная скорость в горизонтальном направлении будет двигаться по параболе и в конце концов упадет на Землю.

Но можно подобрать такое значение скорости тела, при котором поверхность Земли из-за ее кривизны будет удаляться от тела как раз на столько, на сколько тело приближается к Земле благодаря притяжению к ней.
Тогда тело будет двигаться на постоянном расстоянии h от поверхности Земли, т. е. по окружности радиусом (R3 + h), где R3 — радиус Земли.
Скорость ИСЗ должна быть направлена по касательной к траектории движения (т.е. по касательной к окружности).

3. Как направлено ускореиие искусственного спутника Земли?

Раз искусственный спутник Земли движется равномерно по окружности, то его ускорение является центростремительным.
Центростремительное ускорение всегда направлено к центру окружности, в данном случае к центру Земли.

4. Можно ли считать движение ИСЗ равноускоренным?

Движение искусственного спутника Земли нельзя назвать равноускоренным.
Почему?

Равноускоренным движением называется движение тела с неизменным ускорением (по модулю и направлению).
ИСЗ движется по окружности с постоянной по модулю скоростью и имеет центростремительное ускорение.
Вектор центростремительного ускорения характеризуется постоянным модулем, но непрерывно меняет свое направление.
Такое движение нельзя назвать равноускоренным.

Кроме того, сила тяготения к Земле, придающая ИСЗ центростремительное ускорение, является центростремительной силой, и тоже вектор.
Этот вектор силы неизменен по модулю, но постоянно меняет свое направление.
А по второму закону Ньютона ускорение и сила, его вызывающая, всегда имеют одинаковое направление (в данном случае другие силы на ИСЗ не действуют).
Значит ускорение ИСЗ меняется по направлению.

5. Космонавт вышел из космического корабля в открытый космос. Был ли он в это время в состоянии невесомости?

Движение спутников вокруг Земли происходит под действием только силы всемирного тяготения, которая сообщает всем телам одинаковое ускорение - и спутнику, и всему, что в нем находится.
Это значит, что все тела в спутнике, в том числе и космонавты , находятся в состоянии невесомости.

Вышедший из космического корабля в открытый космос космонавт движется с такой же скоростью, что и корабль - он также находится в состоянии невесомости.


6. Существуют ли примеры из области астрономии, доказывающие, что при отсутствии сил сопротивления тело может неограниченно долго двигаться по замкнутой траектории под действием силы, меняющей направление скорости движения этого тела.

Да. Например:
Движение планет Солнечной системы вокруг Солнца.


7. Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?


Но спутник не падает на Землю благодаря тому, что обладает достаточно большой скоростью, направленной по касательной к окружности, по которой он движется.

Например:
Естественный спутник Земли Луна обращается вокруг планеты около четырёх миллиардов лет.


8. Можно ли считать обращение спутника вокруг Земли свободным падением?

Движение спутника является примером свободного падения, так как происходит только под действием силы тяжести.

Например:
Обращение Луны вокруг Земли является примером свободного падения


9. Как вывести формулу для расчёта первой космической скорости спутника, движущегося по круговой орбите вблизи поверхности Земли?

Наименьшая высота над поверхностью Земли, на которой сопротивление воздуха практически отсутствует, составляет примерно 300 км. Поэтому обычно спутники запускают на высоте 300—400 км от земной поверхности.

Вывод формулуы для расчёта скорости, которую надо сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником Земли, двигаясь вокруг неё по окружности:

Движение спутника происходит под действием одной только силы тяжести.
Эта сила сообщает ему ускорение свободного падения g, которое в данном случае выполняет роль центростремительного ускорения.
Центростремительное ускорение определяется по формуле:

Так определяется скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно обращалось по окружности вокруг Земли на расстоянии г от её центра.
Эта скорость называется первой космической скоростью (круговой).

а) Если высота h спутника над поверхностью Земли мала по сравнению с земным радиусом, то ею можно пренебречь и считать, что г ≈ Rз, а ускорение свободного падения берется вблизи поверхности Земли равное 9,8 м/с2.

б) Если же высотой h спутника над Землёй пренебречь нельзя, то расстояние от центра Земли до спутника будет (r = Rз + h), а ускорение свободного падения g на высоте h определяют по формуле:



Тогда скорость спутника считают по формуле:

По этой формуле можно рассчитать первую космическую скорость спутника любой планеты, если вместо массы и радиуса Земли подставить соответственно массу и радиус данной планеты.
Чем больше высота h, на которой запускается спутник, тем меньшую скорость v ему нужно сообщить для его движения по круговой орбите (так как h стоит в знаменателе дроби).


10. Как движется спутник, обладающий первой космической скоростью; второй космической скоростью?

Спутником Земли может стать тело любой массы, лишь бы ему была сообщена достаточная скорость. Эта скорость называется первой космической скоростью.
При радиусе Земли равным 6400 км (или 6,4 • 106 м), и g = 9,8 м/с2 первая космическая скорость для ИСЗ, запускаемого вблизи поверхности Земли составляет 7,9 км/с.

Такую скорость в горизонтальном направлении нужно сообщить телу на небольшой, сравнительно с радиусом Земли, высоте, чтобы оно не упало на Землю, а стало ее спутником, движущимся по круговой орбите.

Если скорость тела, запускаемого на высоте h над Землёй, превышает соответствующую этой высоте первую космическую скорость, то его орбита представляет собой эллипс.
Чем больше скорость, тем более вытянутой будет эллиптическая орбита.

При скорости, равной 11,2 км/с, которая называется второй космической скоростью, ИСЗ преодолевает притяжение Земли и уходит с орбиты Земли в космическое пространство.

Следующая страница - смотреть

Назад в "Оглавление" - смотреть



По следам "английских ученых"

  • Можно ли вскипятить воду звуком?

    Если у вас в доме вдруг пропало электричество, не работает электрический чайник, плита, и кончились спички, но зато вопреки всему во всю силу гремит музыка, давайте зададимся вопросом: можно ли вскипятить воду, используя звук? Насколько это реально?



Новости

Азбука физики
Азбука физики
Фильмы об ученых
Фильмы об ученых
Викторины
Викторины
Научные игрушки
Научные игрушки
Простые опыты
Простые опыты
Парадоксы
Парадоксы
Это интересно
Интересная физика
История техники
История техники
Физика детям
Физика для детей
Библиотека
Библиотека
Знаете ли вы
Знаете ли вы
История физики
История физики
Любознательным
Любознательным
Мысли вслух
Мысли вслух
Этюды об ученых
Ученые-физики
Задачи Г. Остера
Задачи Григория Остера
Умные книжки
Умные книжки по физике
Есть вопросик
Ответы на попросы по физике
Его величество
Все о человеке
Музеи науки
Научные музеи
Достижения
Новости науки и техники






Выпускникам

Как сдавать экзамены?
Тактика тестирования
Знаешь ли ты себя?
На урок

Класс!ная физика для любознательных

Презентации и диафильмы по физике

Интернет-магазин Лабиринт