Астрономія 11 клас

§ 5. Основи космонавтики

 

2. Колова швидкість

 

Розглянемо орбіту супутника, який обертається по коловій орбіті на висоті Н над поверхнею Землі (рис. 5.3). Для того щоб орбіта була сталою і не змінювала свої параметри, повинні виконуватися дві умови:

1. вектор швидкості має бути напрямлений по дотичній до орбіти;

2. величина лінійної швидкості супутника має дорівнювати коловій швидкості, яка визначається рівнянням:

 

              (5.1)

 

де — М = 61024 кг — маса Землі; G=6,67 • 10-11 (Н  м2)/кг2 — стала всесвітнього тяжіння; Н — висота супутника над поверхнею Землі, R=6,37 ·103 м — радіус Землі.

З формули (5.1) випливає, що найбільше значення колова швидкість має при висоті Н = 0 , тобто у тому випадку, коли супутник рухається біля самої поверхні Землі. Така швидкість у космонавтиці називається першою космічною:

 

           (5.2.)

 

У реальних умовах жодний супутник не може обертатися навколо Землі по коловій орбіті з першою космічною швидкістю, бо густа атмосфера дуже гальмує рух тіл, що рухаються з великою швидкістю. Якби навіть швидкість ракети в атмосфері досягла величини першої космічної, то великий опір повітря розігрів би її поверхню до такої високої температури, що вона б миттєво розплавилася. Тому ракети під час старту з поверхні Землі спочатку піднімаються вертикально вгору до висоти кілька сотень кілометрів, де опір повітря незначний, і тільки тоді супутникові надається відповідна швидкість у горизонтальному напрямку.

 

 

Рис. 5.3. Колова швидкість визначає рух тіла навколо Землі на сталій висоті Н над її поверхнею

 

Перша космічна швидкість V, — 7,9 км/с — швидкість, яку треба надати тілу для того, щоб воно оберталось навколо Землі по коловій орбіті, радіус якої дорівнює радіусу Землі

Для допитливих

Невагомість під час польоту в космічному кораблі настає в момент, коли припиняють роботу ракетні двигуни. Для того щоб відчути стан невагомості, не обов'язково летіти в космос. Будь-який стрибок у висоту чи довжину, коли зникає опора для ніг, дає нам короткочасне відчуття звичайного стану космічного польоту.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити