Ғарыштық жылдамдық. Физика, 9 сынып, дидактикалық материал.

Қалыптастырушы бағалау.

Жасанды серіктің Жер орбитасындағы жылдамдығы

Сонымен, жер серігін жылдамдықпен ұшыру керек, ол соншалықты ұшады, сол кездегі ауырлық күші оны орбитаға қайтарады. Әрине, бұл жер серігі секіріспен қозғалады, Жерден алшақтайды және кері оралады дегенді білдірмейді. Күш үнемі әсер етеді, ал орбита тегіс бүгіледі. Бұл жылдамдықты дәл табуға болады.

Жер серігінің жылдамдығын табайық.

• Жерге қатысты спутниктің қозғалысын санақ шеңберінде қарастырамыз. Бұл инерциялық жүйе, сондықтан Ньютонның екінші заңы қолданылады:
• Жер серіктері айналатын биіктікте атмосфера сирек кездеседі немесе мүлдем болмайды. Сондықтан ауаға төзімділік күшін ескермеуге болады. Сонда спутникке тек әмбебап тартылыс күші әсер етеді, ол формула бойынша есептеледі:
• Шеңбер бойымен қозғалғанда центрге тартқыш үдеу мынаған тең, және ол Ньютонның екінші заңы бойынша ауырлық күшімен байланысады.
• Жер серігін басқаратын заңдарды жазып, біз үш теңдеу жүйесін алдық

Біз барлық осы теңдеулерден жылдамдықты білдіреміз және аламыз:

Спутниктің биіктікте айналмалы орбита бойынша айналу жылдамдығы:

Бірінші ғарыштық жылдамдық

Біз жер серігі биіктікте болғанда және жылдамдықпен қозғалатын ең қарапайым жағдайды қарастырдық. Сонымен қатар, жылдамдық ауырлық күшінің бағытына перпендикуляр болады. Тек осы жағдайда спутник шеңбер бойымен қозғалады. Жалпы жағдайда дене эллипс, парабола, гипербола бойымен қозғалады. Бұл жағдайда сіз жылдамдықты да есептей аласыз, бірақ сізге математикадан тереңірек білім қажет.

Бірінші ғарыштық жылдамдық - бұл жер бетіне жақын денеге жасанды жер серігіне айналу үшін берілуі керек ең кіші жылдамдық.

Анықтамадан жер серігі Жердің бетінде, яғни биіктікте қарастырылады, бірінші ғарыштық жылдамдық:

Гравитацияның әсерінен болатын үдеу:, формуланы қайта жазуға болады:

Бірінші ғарыштық жылдамдықты тек Жер үшін емес, кез-келген аспан денесі үшін есеп

Спутникті дәл қалай ұшыру керек

Жер серігін ұшыру оңай мәселе емес. Біз оның белгілі бір биіктікте қаншалықты жылдам қозғалуы керектігін есептей алдық. Бірақ оны қалай алуға болады? Жер серігін ұшыруды жеңілдету үшін Жердің айналуының сызықтық жылдамдығын қолдануға болады. Жердің айналуының бұрыштық жылдамдығы барлық жерде бірдей, ал сызықтық жылдамдық: -ке тең. Экваторда айналу осінен қашықтық үлкен, сондықтан жылдамдық үлкен болады. Сондықтан олар экваторға жақын ғарыш айлағын салуға тырысуда.

Екінші ғарыштық жылдамдық

Бірінші ғарыштық жылдамдық сияқты кез-келген аспан денесі үшін екінші ғарыштық жылдамдықты анықтауға болады.

Екінші ғарыштық жылдамдық - бұл заттың Жердің немесе басқа аспан денесінің тартылыс күшін жеңуі үшін оған берілуі керек ең кіші жылдамдық.

Байланысты қамтамасыз етуде геостационарлық деп аталатын спутниктер ерекше орын алады, олардың айналу кезеңі Жердің өз осінің айналу кезеңіне тең, ал орбита экватор жазықтығында жатыр. Мұндай жер серіктері Жер бетіне қатысты стационарлық.

Қорытынды

Бірінші және екінші ғарыштық жылдамдықтардан басқа, кейде олар үшінші және төртінші туралы да айтады.

Үшінші космостық жылдамдық - бұл Жердің бетіндегі денеге Күннің тартылыс күшін жеңіп, Күн жүйесінен шығу үшін берілуі керек минималды жылдамдық.

Төртінші ғарыштық жылдамдық - бұл галактиканың ауырлық күшін жеңіп, одан кетуге қажетті жылдамдық. Бірақ осы уақытқа дейін Күн жүйесінен бірнеше жерсеріктер ғана кетті, ал бірде біреуі біздің Құс жолы галактикасының шекарасынан шыққан жоқ. Сондықтан біз бұл жылдамдықтар туралы егжей-тегжейлі айтпаймыз.

Бастапқы деңгей

• Жердің жасанды жер серігі орбитаға бірінші ғарыштық жылдамдықтан сәл төмен жылдамдықпен шығарылса, оның жағдайы не болады? Дұрыс тұжырымды таңдаңыз.

A. Жерге оралады.

B. неғұрлым алыс орбитада қозғалады.

С. Күнге қарай жылжиды.

• Жер радиусының жартысына тең биіктікте тартылыс күшінің әсерінен қандай үдеу болады? Жердің радиусы 6400 км-ге тең алынады.

А. 4,4. м/с² 

В. 9,8 м/с².

С. 16,4 м/с².

Орта деңгей

Айдың жасанды серігі айналасында 40 км биіктікте айналма орбитада айналуы үшін қандай жылдамдыққа ие болуы керек? Осы биіктікте Айдың еркін түсу үдеуі 1,6 м/с², ал Айдың радиусы 1,760 км құрайды.

Жоғары деңгей

Жасанды жер серігі Жерді 6 км/с жылдамдықпен айналып өтеді. Маневр немесе «өлі тұзақ» жасағаннан кейін ол 5 км/с жылдамдықпен басқа орбитада қозғалады. Маневрдің нәтижесінде орбиталық радиус пен орбиталық кезең неше рет өзгерді?