Ringorbiidid ja orbiidikiirus

1 · Ennusta

Kui sa asetad satelliidi suuremale ringorbiidile, kuidas muutub kiirus, mis tal on vaja sellel ringil püsimiseks?

2 · Seadista

  1. Ava ringorbiidi simulatsioon ja vajuta Lähtesta.
  2. Lülita sisse raadiuse (r) sond ja ekstsentrilisuse (e) näit ning kiiruse sond.
  3. Iga allpool oleva raadiuse jaoks käivita satelliit põiksuunas, vajuta Esita ja — kui e on settinud lähemale 0-le (päris ring) — kirjuta tema orbiidikiirus üles.

3 · Kogu andmeid

Satelliidi mass m (kg)Orbiidi raadius r (m)Orbiidikiirus v (m/s)Tsentripetaaljõud F = m·v² / r (N)
1.002.00
1.003.00
1.004.00

Joonista orbiidikiirus v (y-telg) orbiidi raadiuse r (x-telg) suhtes. Seejärel joonista v suhtes 1/√r ja kirjelda, kumb neist on sirge.

4 · Analüüsi

  1. Näita ühe katse jaoks oma arvutus v = √(GM/r) koos GM = 40 m³/s² ja võrdle seda simulatsioonist loetud kiirusega.
  2. Kas raadiuse kasvades orbiidikiirus tõuseb või langeb? Kasuta tabelist numbreid, et väita, kas kehtib v ∝ r, v ∝ 1/r või v ∝ 1/√r.

5 · Laienda

  1. Sinu andmed kasutasid 1 kg satelliiti. Kas 2 kg satelliit vajaks samal raadiusel teistsugust orbiidikiirust? Selgita v = √(GM/r) abil — kas satelliidi enda mass ilmub selles?
  2. Viimase veeru tsentripetaaljõu annab täielikult gravitatsioon. Selgita, mis juhtuks orbiidiga, kui satelliit saadetaks samal raadiusel, aga kiiremini kui √(GM/r).

Selle eksperimendi füüsika

Ringorbiidi kiirus

Stabiilse ringorbiidi jaoks annab gravitatsioon täpselt vajaliku tsentripetaaljõu, mis määrab kiiruse v = √(GM/r). See sõltub ainult keskmassist (GM kaudu) ja raadiusest — mitte kunagi satelliidi enda massist.

Tsentripetaaljõud

Iga kehale, mis liigub ringil raadiusel r kiirusega v, mõjub sissepoole jõud F = m·v²/r. Siin annab sissetõmbejõu keskmassi gravitatsiooniline tõmme.

← Tagasi eksperimendi juurde

Mehhaanika

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte