Искусственные спутники.

Скорости в соответствии с траекторией движения тела

- 7,9 км/с; окружность

- больше 7,9 км/c; эллипс

- 11,2 км/с; парабола

- больше 11,2 км/с. гипербола

Движение спутника можно рассматривать как свободное падение, подобное движению снарядов или баллистических ракет. Различие заключается только в том, что скорость спутника настолько велика, что радиус кривизны его траектории равен радиусу Земли.

Период обращения спутника растет с увеличением радиуса орбиты. Нетрудно подсчитать, что при радиусе r орбиты, равном приблизительно 6,6 RЗ, период обращения спутника окажется равным 24 часам. Спутник с таким периодом обращения, запущенный в плоскости экватора, будет неподвижно висеть над некоторой точкой земной поверхности. Такие спутники используются в системах космической радиосвязи. Орбита с радиусом r = 6,6 RЗ называется геостационарной.

Основные вопросы:

1.Что необходимо сделать, чтобы тело стало искусственным спутником?

2.Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю? (Т. к. обладают достаточно большой скоростью, направленной по касательной к окружности, по которой он движется)

3.Можно ли считать движение спутника вокруг Земли свободным падением? (Да можно, потому что центростремительное ускорение при движении спутника вокруг Земли равно ускорению свободного падения);

4. Как направлен вектор скорости при движении вокруг окружности? (По касательной к окружности);

5.Какое направление имеет ускорение тело, движущееся по окружности? (К центру окружности);

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Задачи:

1.Могут ли космические аппараты двигаться по прямолинейным траекториям?

2. Какую скорость должен иметь космический корабль, движущийся по круговой орбите вокруг Земли?

3. Нижний предел высот искусственных спутников Земли около 200 км, а искусственные спутники Луны летали на высоте всего около 15 км. Почему так резко отличались высоты ИСЗ и ИСЛ?

4. Искусственный спутник Земли движется по круговой орбите. Как изменится орбита ИСЗ, если скорость увеличить на небольшую величину? уменьшить?

5. Почему все искусственные спутники Земли, кроме стационарных, имеют эллиптические орбиты, а не круговые?

6. Может ли искусственный спутник иметь такую орбиту, чтобы его трасса проходила бы только через Европу и Африку?

7. Как с космического корабля, движущегося по круговой орбите, отправить на Землю какое-либо тело?

8. После отделения спутника от последней ступени ракеты-носителя, последняя движется вначале за спутником, а затем обгоняет его? Почему?

9. Какими параметрами орбит отличаются друг от друга экваториальные, полярные, синхронные, суточные, стационарные искусственные спутники Земли?

10. У искусственного спутника Земли горизонтальные координаты остаются неизменными. Какой вывод можно сделать о вращении Земли, наклонении, эксцентриситете и большой полуоси орбиты спутника?

11. Показывают ли фазы искусственные спутники Земли?

12. Почему большинство искусственных спутников бывают видны на небе в вечерние часы после захода Солнца и предутренние, перед восходом Солнца?

13. Движение пилотируемого космического корабля в свободном полете осуществляется так, что его продольная ось всегда направлена по радиусу Земли. Вращается ли космический корабль? Какое естественное тело движется так же?

14. Какое естественное небесное тело движется под действием той же силы, что и искусственные спутники Земли?

15. Какие естественные небесные тела движутся под действием той же силы, что и автоматические межпланетные станции?

16. Выполняется ли закон сохранения механической энергии для спутника, движущегося по эллиптической орбите? Какие превращения энергии происходят при переходе спутника из апогея в перигей?

17. Зачем нужны надувные спутники?

18. Какой спутник и зачем сделан из урана?

19. Как заряжены искусственные спутники?

20. На каких этапах полета космонавт имеет наибольший вес? наименьший вес?

21. Почему внутри космического корабля, находящегося в свободном полете, тела невесомы?

22. Космонавт вышел в открытый космос. Сохранится ли у него состояние невесомости, если он находится на поверхности корабля?

23. При каких условиях на космическом корабле вес космонавта оказывается равным его весу на поверхности Земли?

24. Справедливы ли законы Паскаля и Архимеда внутри космического корабля, находящегося в свободном полете?

25. Что происходит с жидкостью в закрытом сосуде на борту космического корабля?

26. Какие виды теплопередачи реализуются внутри космического корабля?

27.Луна движется вокруг Земли по круговой орбите со скоростью 1 км/с, при этом радиус орбиты км. Какова масса Земли?

28. Может ли спутник обращаться вокруг Земли по круговой орбите со скоростью 1 км/с? При каком условии это возможно?

Ответ: чтобы спутник вращался и оставался на орбите вокруг Земли нужна первая космическая скорость равная 7,9 км/сек. При такой скорости центробежная сила уравновешивается силой тяжести. Если этого не происходит то спутник просто упадет на Землю.

первая космическая - скорость удержания на круговой орбите с радиусом равным радиусу Земли

29.Космический корабль вышел на круговую орбиту радиусом 10 млн. км вокруг открытой им звезды. Какова масса звезды, если период обращения корабля равен с?

30. Спутник обращается по круговой орбите на небольшой высоте над планетой. Период обращения спутника 6 ч. Считая планету однородным шаром, найдите ее плотность.

31. Космонавт, находясь на Земле, притягивается к ней с силой 700Н. С какой приблизительно силой он будет притягиваться к Марсу, находясь на его поверхности? Радиус Марса в 2 раза, а масса - в 10 раз меньше, чем у Земли.

32.Во сколько раз сила притяжения Земли к Солнцу больше силы притяжения Меркурия к Солнцу? Масса Меркурия составляет массы Земли, а расположен он в 2,5 раза ближе к Солнцу, чем Земля.

33.Средняя плотность планеты Плюк равна средней плотности планеты Земля, а радиус Плюка в два раза больше радиуса Земли. Во сколько раз первая космическая скорость для Плюка больше, чем для Земли?

34.Искусственный спутник обращается по круговой орбите на высоте 600 км от поверхности планеты. Радиус планеты равен 3400км, ускорение свободного падения на поверхности планеты равно 4 м/с2 . Какова скорость движения спутника по орбите?

З. в.т. на высоте h(1)

З. в.т. вблизи поверхности планеты: (2)

II з. Н. на высоте h: (3)

Сила тяжести вблизи поверхности планеты: (4)

(2)=(4):

(5)

(1)=(3):

(6)

(5)>(6):

35. Масса Марса составляет 0,1 от массы Земли, диаметра Марса вдвое меньше, чем диаметр Земли. Каково отношение периодов обращения искусственных спутников Марса и Земли, движущихся по круговым орбитам на небольшой высоте?

(1)

Период обращения спутника: (2)