Apskritiminės orbitos ir orbitos greitis

1 · Spėk

Jei pastatysi palydovą didesnėje apskritiminėje orbitoje, kaip pasikeis orbitos greitis, kurio jam reikia, kad išliktų tame apskritime?

2 · Paruošk

  1. Atidaryk apskritiminės orbitos simuliaciją ir spausk Atstatyti.
  2. Įjunk spindulio (r) zondą ir ekscentriciteto (e) rodmuo bei įjunk greičio zondą.
  3. Kiekvienam spinduliui žemiau paleisk palydovą liestinine kryptimi, spausk Leisti ir — vos e nusistovės arti 0 (tikras apskritimas) — užsirašyk jo orbitos greitį.

3 · Rink duomenis

Palydovo masė m (kg)Orbitos spindulys r (m)Orbitos greitis v (m/s)Centropetė jėga F = m·v² / r (N)
1.002.00
1.003.00
1.004.00

Braižyk orbitos greitį v (y ašis) prieš orbitos spindulį r (x ašis). Tada braižyk v prieš 1/√r ir apibūdink, kuris yra tiesė.

4 · Analizuok

  1. Parodyk savo darbą skaičiuodamas v = √(GM/r) su GM = 40 m³/s² vienam bandymui ir palygink su greičiu, kurį nuskaitei iš simuliacijos.
  2. Spinduliui didėjant, orbitos greitis kyla ar krenta? Naudodamas skaičius iš lentelės pagrįsk, ar v ∝ r, v ∝ 1/r, ar v ∝ 1/√r.

5 · Išplėsk

  1. Tavo duomenys naudojo 1 kg palydovą. Ar 2 kg palydovui reikėtų kito orbitos greičio tame pačiame spindulyje? Paaiškink naudodamas v = √(GM/r) — ar palydovo savoji masė jame pasirodo?
  2. Centropetę jėgą paskutiniame stulpelyje tiekia tik gravitacija. Paaiškink, kas atsitiktų orbitai, jei palydovas būtų paleistas tame pačiame spindulyje, bet greičiau nei √(GM/r).

Fizika už šio eksperimento

Apskritiminės orbitos greitis

Stabiliai apskritiminei orbitai gravitacija tiekia tiksliai centropetę jėgą, kas fiksuoja greitį v = √(GM/r). Jis priklauso tik nuo centrinės masės (per GM) ir spindulio — niekada nuo palydovo savosios masės.

Centropetė jėga

Bet kurį kūną, judantį r spindulio apskritimu v greičiu, traukia į vidų jėga F = m·v²/r. Čia tą vidinę jėgą teikia centrinės masės gravitacinė trauka.

← Grįžti prie eksperimento

Mechanika

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai