Первая космическая скорость является скорость движения по окружности

Любой предмет, будучи подброшенным вверх, рано или поздно оказывается на земной поверхности, будь то камень, лист бумаги или простое перышко. В то же время, спутник, запущенный в космос полвека назад, космическая станция или Луна продолжают вращаться по своим орбитам, словно на них вовсе не действует сила притяжения нашей планеты. Почему так происходит?

На нашей Земле всемирное тяготение воздействует на любое материальное тело. Тогда логично будет предположить, что есть некая сила, нейтрализующая действие гравитации. Эту силу принято называть центробежной.

Центробежную силу легко ощутить привязав на один конец нитки небольшой груз и раскрутив его по окружности. При этом чем больше скорость вращения тем сильнее натяжение нити, а чем медленнее вращаем мы груз тем больше вероятность, что он упадет вниз.

Траектория полета космических кораблей

Таким образом мы вплотную приблизились к понятию «космическая скорость». Простыми словами — это скорость, позволяющая любому объекту преодолеть тяготение небесного тела и их системы. Космические скорости используются для характеристики типа движения космического аппарата в сфере действия небесных тел: Солнца, Земли и Луны, других планет и их естественных спутников, а также астероидов и комет.

Это также значит, что космическая скорость есть у каждого объекта, который движется по орбите. Размер и форма орбиты космического объекта зависят от величины и направления скорости, которую данный объект получил на момент выключения двигателей, и высоты, на которой произошло данное событие.

Космическая скорость (первая v1, вторая v2, третья v3 и четвёртая v4) — это минимальная скорость, при которой какое-либо тело в свободном движении сможет:

• v1 — стать спутником небесного тела (то есть способность вращаться по орбите вокруг небесного тела и не падать на его поверхность);
• v2 — преодолеть гравитационное притяжение небесного тела и начать двигаться по параболической орбите;
• v3 — покинуть при запуске планету, преодолев притяжение Звезды;
• v4 — при запуске из планетной системы объект покинул Галактику.

Космические скорости могут быть рассчитаны для любого удаления от центра Земли. Однако в космонавтике часто используются величины, рассчитанные конкретно для поверхности шаровой однородной модели Земли радиусом 6371 км.

Видео:Первая космическая скоростьСкачать

Первая космическая скорость

Первая космическая скорость или Круговая скорость V1 — скорость, которую необходимо придать объекту без двигателя, пренебрегая сопротивлением атмосферы и вращением планеты, чтобы вывести его на круговую орбиту с радиусом, равным радиусу планеты.

Иными словами, первая космическая скорость — это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите.

Формула

где G — гравитационная постоянная (6,67259·10−11 м³·кг−1·с−2), — первая космическая скорость. Подставляя численные значения (для Земли M = 5,97·1024 кг, R = 6 378 км), найдем

7,9 км/с

Первую космическую скорость можно определить через ускорение свободного падения —

Видео:Урок 64. Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость. Геостационарная орбитаСкачать

Вторая космическая скорость

Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость убегания) — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала относительно массы небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела.

Предполагается, что после приобретения телом этой скорости оно не получает негравитационного ускорения (двигатель выключен, атмосфера отсутствует).

Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его характеристикой:

• для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с. Тело, имеющее около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца.
• для Солнца вторая космическая скорость составляет 617,7 км/с.
• для Луны скорость убегания равна 2,4 км/с , несмотря на то, что в действительности для удаления тела на бесконечность с поверхности Луны необходимо преодолеть притяжение Земли, Солнца и Галактики.

Параболической вторая космическая скорость называется потому, что тела, имеющие вторую космическую скорость, движутся по параболе.

Формула

Для получения формулы второй космической скорости удобно обратить задачу — спросить, какую скорость получит тело на поверхности планеты, если будет падать на неё из бесконечности. Очевидно, что это именно та скорость, которую надо придать телу на поверхности планеты, чтобы вывести его за пределы её гравитационного влияния .

Видео:Первая космическая скоростьСкачать

Третья космическая скорость

Третья космическая скорость — минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение Солнца и в результате уйти за пределы Солнечной системы.

Только на космических кораблях, которым доступны такие скорости, принципиально могут быть осуществлены пилотируемые межзвёздные перелёты к планетным системам других звёзд.

Взлетая с поверхности Земли и наилучшим образом используя орбитальное движение планеты космический аппарат может достичь третей космической скорости уже при 16,6 км/с относительно Земли, а при старте с Земли в самом неблагоприятном направлении его необходимо разогнать до 72,8 км/с.

Здесь для расчёта предполагается, что космический аппарат приобретает эту скорость сразу на поверхности Земли и после этого не получает негравитационного ускорения (двигатели выключены и сопротивление атмосферы отсутствует). Если к тому же учесть притяжение других планет, которое может как ускорить, так и притормозить аппарат, то диапазон возможных значений 3-й космической скорости станет еще больше.

При наиболее энергетически выгодном старте скорость объекта должна быть сонаправлена скорости орбитального движения Земли вокруг Солнца. Орбита такого аппарата в Солнечной системе представляет собой параболу.

Видео:Физика - движение по окружностиСкачать

Четвёртая и пятая космическая скорости

Четвёртая космическая скорость — минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение галактики Млечный Путь. Она используется довольно редко.

Четвёртая космическая скорость не постоянна для всех точек Галактики, а зависит от расстояния до центральной массы.

Для нашей галактики таковой является объект Стрелец A*, сверхмассивная чёрная дыра.

По грубым предварительным расчётам в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость составляет около 550 км/с. Значение сильно зависит не только (и не столько) от расстояния до центра галактики, а от распределения масс вещества по Галактике, о которых пока нет точных данных, ввиду того что видимая материя составляет лишь малую часть общей гравитирующей массы, а все остальное — скрытая масса.

Ещё реже в некоторых источниках встречается понятие «пятая космическая скорость». Это скорость, позволяющая добраться до иной планеты звездной системы вне зависимости от разности плоскостей эклиптики планет. Например, для Солнечной системы и, конкретно, для Земли, чтобы орбита межпланетного перелета была перпендикулярной к земной орбите, нужна скорость запуска 43,6 километра в секунду.

Видео

Видео:Первая космическая скорость. Сила тяжести и вес. Невесомость | Физика 10 класс #13 | ИнфоурокСкачать

Контрольная работа по теме «Солнечная система»

Видео:Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью | Физика 9 класс #18 | ИнфоурокСкачать

Контрольная работа по теме «Солнечная система»

1 вариант

1. Самая Большая планета Солнечной системы?

1. Уран
2. Нептун
3. Сатурн
4. Юпитер

2. По каким орбитам движутся планеты?

A. круговым; B. гиперболическим; C. эллиптическим; D. параболическим.

3. Самый большой спутник в Солнечной системе:

1. Ио
2. Луна
3. Ганимед
4. Европа

4. Первой космической скоростью является:

A. скорость движения по окружности для данного расстояния относительно центра;
B. скорость движения по параболе относительно центра;
C. круговая скорость для поверхности Земли;
D. параболическая скорость для поверхности Земли.

5. Пояс астероидов расположен:

1. между орбитами Марса и Юпитера
2. за орбитой Плутона
3. между солнцем и Меркурием

6. Сколько всего планет в Солнечной системе?

1. пять
2. шесть
3. семь
4. восемь
5. девять

7. Когда Земля вследствие своего годичного движения по орбите ближе всего к Солнцу?

A. летом; B. в перигелии; C. зимой; D. в афелии.

8. Характерные расположения планет относительно Солнца, называются…

A. соединениями; B. конфигурациями; C. элонгациями; D. квадратурами.

9. Второй закон Кеплера, говорит о том, что:

A. каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;
B. Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади;
C. Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

10. Какая планета Солнечной системы не испытывает суточных колебаний температуры из-за «парникового эффекта»?

1. Меркурий
2. Венера
3. Земля
4. Юпитер
5. Марс

11. Планета, которая имеет два спутника — Фобос и Деймос

1. Марс
2. Плутон
3. Меркурий

12. Когда Земля вследствие своего годичного движения по орбите ближе всего к Солнцу?

1. Летом
2. В перигелии
3. Зимой
4. В афелии

13. Третий уточненный Закон И. Кеплера используется в основном для определения:

1. Расстояния
2. Периода
3. Массы
4. Радиуса

14. Как изменяются периоды обращения планет с удалением их от Солнца?

A. не меняются; B. уменьшаются; C. увеличиваются.

15. Астероиды – это

A. мельчайшие твердые частички;
B. достаточно крупные тела неправильной формы, обращающиеся вокруг Солнца, между орбитами Марса и Юпитера.
C. крупные тела правильной формы обращающиеся вокруг Солнца;
D. мельчайшие тела неправильной формы, обращающиеся вокруг Солнца

16. Упавшие на Землю космические тела называют:

A. малыми планетами; B. кометами; C. метеорами; D. метеоритами.

17. Хвост кометы состоит:

A. льда и мелкой пыли;
B. газа и мелкой пыли;
C. крупных твердых частиц и льда;
D. из крупных твердых частиц льда и газов.

18. Укажите солнечные явления, определения которых даны:

A. В фотосфере яркая область, окружающая солнечное пятно, которая появляется на спектрогелиограмме.
B. Светлые фотосферные пятна, которые выглядят как рисовые зёрна.
C. Тёмные, относительно холодные области на яркой фотосфере.
D. Массы яркого газа, как пламя, поднимающиеся на сотни тысяч километров над нимбом Солнца.
E. Огромные, короткоживущие, взрывчатые выбросы света и вещества.

1. Вспышка; 2. Гранулы; 3. Флоккул; 4. Протуберанцы; 5. Пятна;

19. По современным научным данным возраст Солнца составляет…

A. 2 миллиарда лет B. 5 миллиардов лет C. 500 миллионов лет D. 100 миллионов лет

20. В какой части Солнца протекают термоядерные реакции?

A. в ядре; B. в короне; C. в протуберанцах.

21. Какой слой Солнца является основным источником видимого излучения?

A. Хромосфера; B. Фотосфера; C. Солнечная корона.

22. Каково внутреннее строение Солнца?

A. Ядро, кора.
B. Хромосфера, фотосфера, солнечная корона.
C. Зона ядерных реакций, зона лучистой энергии, зона конвекции.

2 вариант

1. Какая планета самая большая в Солнечной системе?

1. Сатурн
2. Земля
3. Юпитер
4. Нептун

2. Ученый, доказавший движение планет вокруг Солнца.

1. Николай Коперник
2. Джордано Бруно
3. Галилей Галилео
4. Иоганн Кеплер

3. По каким орбитам движутся планеты?

1. круговым
2. гиперболическим
3. эллиптическим
4. параболическим

4. Какая по счету от Солнца планета Земля

1. первая
2. вторая
3. третья
4. четвертая
5. пятая

5. Меркурий по строению, рельефу, теплопроводности больше всего похож на…

1. Венеру
2. Луну
3. Марс
4. Юпитер
5. Нептун

6. Отношение кубов больших полуосей планет равно 64. Чему равно отношение их периодов обращения вокруг Солнца?

7. Чему равно значение астрономической единицы?

1. 150 млн. км
2. 149,6 млн. км
3. 149,4 млн. км
4. 148,6 млн. км

8. У какой планеты наибольшее количество спутников?

1. Уран
2. Юпитер
3. Сатурн

9. Первый закон Кеплера, говорит о том, что:

A. каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;
B. Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади;
C. Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

10. Угол, под которым со светила был виден радиус Земли, называется…

A. западной элонгацией;
B. восточной элонгацией;
C. горизонтальным параллаксом; D. вертикальным параллаксом.

11. В 1516 году Н. Коперник обосновал гелиоцентрическую систему строения мира, в основе которой лежит следующее утверждение:

A. Солнце и звёзды движутся вокруг Земли;
B. Планеты движутся по небу петлеобразно;
C. Планеты, включая Землю, движутся вокруг Солнца;
D. Небесная сфера вращается вокруг Земли.

12. «Парящими в воздухе» принято называть:

A. малые планеты; B.кометы; C.метеоры; D.метеориты.

13. Космические частицы раскаляются и вспыхивают в результате трения об атмосферу на высоте:

A. 110-130 км; B.80-100 км; C.50-70 км; D.20-40 км.

14. Звездоподобными называют:

A. астероиды; B. кометы; C. метеоры; D. метеориты.

15. Самая известная комета –это:

A. Веста; B. Галлея; C. Донати; D. Аренда-Роланда.

16. Что такое активность Солнца? Какова её периодичность?

A. Образование на Солнце большого количества пятен, факелов, вспышек. Солнечная активность повторяется с периодом 1 000 лет.
B. Появление солнечного затмения. Период 100 лет
C. Смена дня и ночи.
D. Образование на Солнце большого количества пятен, факелов, вспышек. Солнечная активность повторяется с периодом 11 лет.

17. Что собой представляет фотосфера? Какова её средняя температура?

A. Это нижний слой солнечной атмосферы, состоящий из ионизированных газов , преимущественно водорода; температура этой плазмы достигает десятков тысяч градусов.
B. Это верхняя часть солнечной атмосферы, состоящая из разреженной плазмы, имеющей температуру около миллиона градусов и являющейся основным источником радиоизлучения.
C. Это видимая поверхность Солнца, излучающая почти всю приходящую к нам энергию;. Этот слой имеет температуру 6 000 К, зернистую структуру (гранулы) толщиной примерно 300 км.
D. Это ядро, в котором происходят ядерные реакции.

18. Какое действие на Землю оказывает активное Солнце?

A. Появление радуги.
B. Появление магнитных бурь, полярных сияний, воздействий на органическую жизнь.
C. Смена дня и ночи.
D. Активность Солнца не влияет на Землю из-за большого расстояния.

19. Какая температура (предположительно) в центре Солнца?

A. 6 000 К B. 15 000 000 К C. 4000 К D. 3000К

20. Как изменяются периоды обращения планет с удалением их от Солнца?

A. не меняются; B. уменьшаются; C. увеличиваются.

21. Каково внутреннее строение Солнца?

A. Ядро, кора.
B. Хромосфера, фотосфера, солнечная корона .
C. Зона ядерных реакций, зона лучистой энергии, зона конвекции.

22. Когда Земля вследствие своего годичного движения по орбите ближе всего к Солнцу?

1. Летом
2. В перигелии
3. Зимой
4. В афелии

Видео:ФИЗИКА 9 класс: 3 космические скорости | ВидеоурокСкачать

Тест по теме «Строение Солнечной системы

Тест предназначен для использования на уроках физики и астрономии при проверке знаний обучающихся по теме «Строение Солнечной системы»

Просмотр содержимого документа
«Тест по теме «Строение Солнечной системы»

Строение Солнечной системы

1. По каким орбитам движутся планеты?

а) круговым; б) гиперболическим; в) эллиптическим; г) параболическим.

2. Как изменяются периоды обращения планет с удалением их от Солнца?

а) не меняются; б) уменьшаются; в) увеличиваются.

3. Первой космической скоростью является:

а) скорость движения по окружности для данного расстояния относительно центра;

б) скорость движения по параболе относительно центра;

в) круговая скорость для поверхности Земли;

г) параболическая скорость для поверхности Земли.

4. Когда Земля вследствие своего годичного движения по орбите ближе всего к Солнцу?

а) летом; б) в перигелии; в) зимой; г) в афелии.

5. К нижним планетам относятся:

а) Меркурий, Венера, Марс; б) Юпитер, Уран, Нептун;

в) Венера и Марс; г) Меркурий и Венера.

6. Характерные расположения планет относительно Солнца, называются…

а) соединениями; б) конфигурациями; в) элонгациями; г) квадратурами.

7. Когда угловое расстояние планеты от Солнца составляет 90 0 , то планета находится в…

а) соединении; б) конфигурации; в) элонгации; г) квадратуре.

8. Промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты, называется…

а) сидерическим периодом; б) синодическим периодом.

9. Второй закон Кеплера, говорит о том, что:

а) каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

б) Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади;

в) Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

10. Третий уточнённый Ньютоном закон Кеплера используется в основном для определения…

а) расстояния; б) периода; в) массы; г) радиуса.

Строение Солнечной системы

1. В 1516 году Н. Коперник обосновал гелиоцентрическую систему строения мира, в основе которой лежит следующее утверждение:

а) Солнце и звёзды движутся вокруг Земли;

б) Планеты движутся по небу петлеобразно;

в) Планеты, включая Землю, движутся вокруг Солнца;

Небесная сфера вращается вокруг Земли.

2. Кто из учёных открыл законы движения планет?

а) Галилей; б) Коперник; в) Кеплер; г) Ньютон.

3. Горизонтальный параллакс увеличился. Как изменилось расстояние до планеты?

а) увеличилось; б) уменьшилось; в) не изменилось.

4. Какие планеты могут находиться в противостоянии?

а) нижние; б) верхние; в) только Марс; г) только Венера.

5. К верхним планетам относятся:

а) Меркурий, Венера, Марс; б) Юпитер, Уран, Нептун;

в) Венера и Марс; г) Меркурий и Венера.

6. Угловое удаление планеты от Солнца называется…

а) соединением; б) конфигурацией; в) элонгацией; г) квадратурой.

7. Промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите, называется…

а) сидерическим периодом; б) синодическим периодом.

8. При восточной элонгации внутренняя планета видна на…

а) западе; б) востоке; в) севере; г) юге.

9. Первый закон Кеплера, говорит о том, что:

а) каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

б) Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади;

в) Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

10. Угол, под которым со светила был виден радиус Земли, называется…

а) западной элонгацией; б) восточной элонгацией;

в) горизонтальным параллаксом; г) вертикальным параллаксом.

🎥 Видео

ПЕРВАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ 9 класс физикаСкачать

Движение по окружности. Нормальное и тангенциальное ускорение | 50 уроков физики (4/50)Скачать

Центростремительное ускорение. 9 класс.Скачать

Физика 9 класс (Урок№4 - Движение тела по окружности. Период и частота)Скачать

ФИЗИКА 10 класс : Первая космическая скорость | ВидеоурокСкачать

Космические скоростиСкачать

Искусственные спутники Земли | Физика 9 класс #19 | ИнфоурокСкачать

Физика 9 класс. Движение по окружностиСкачать

Урок 43. Криволинейное движение. Равномерное движение по окружности. Центростремительное ускорениеСкачать

Искусственные спутники Земли Первая космическая скорость Урок 21Скачать

Первая космическая скоростьСкачать

Математика это не ИсламСкачать

Первая космическая скорость [Разбираемся в понятии]Скачать