Gravitācijas iziešana — atbrīvošanās no centrālās masas

1 · Prognozē

Pavadonis tiek palaists sānis garām centrālajai masai tikko virs iziešanas ātruma savam attālumam. Vai tas krīt atpakaļ orbītā, riņķo mūžīgi vai aiziet un nekad neatgriežas?

• Tas iziet — tā attālums turpina augt, un tas nekad neatgriežas.
• Tas apstājas slēgtā orbītā ap centrālo masu.
• Tas palēninās, apgriežas un krīt atpakaļ uz centrālās masas pusi.

2 · Iestati

1. Atver gravitācijas iziešanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Ievēro centrālās masas parametru GM un pavadoņa sākuma attālumu r no centra.
2. Pārliecinies, ka ātruma zonde ir pievienota pavadonim — tā ziņo pavadoņa ātrumu attiecībā pret centrālo masu m/s.
3. Katram mēģinājumam zemāk iestati GM un palaišanas attālumu r uz uzskaitītajām vērtībām, nospied „Atskaņot” un ieraksti pavadoņa ātrumu palaišanas brīdī.

3 · Vāc datus

Zīmē izmērīto palaišanas ātrumu v (y ass) pret izrēķināto iziešanas ātrumu v_esc (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Apraksti līniju un novērtē tās slīpumu.

4 · Analizē

1. Katrai rindai dali izmērīto palaišanas ātrumu v ar izrēķināto iziešanas ātrumu v_esc. Ko tu ievēro par šo attiecību visos trīs mēģinājumos, un ko attiecība virs 1 saka par to, vai pavadonis iziet?
2. Specifiskā orbītas enerģija ir ε = v²/2 − GM/r. Izrēķini ε savam pirmajam mēģinājumam ar izmērīto palaišanas ātrumu. Parādi, ka tā ir pozitīva, un izskaidro, kāpēc pozitīvs ε nozīmē, ka pavadonis ir nesaistīts.

5 · Paplašina

1. Prognozē, kādu ceļu pavadonis sekotu, ja to palaistu tieši ar iziešanas ātrumu (attiecība = 1.00) nevis 1.08×. Vai tas jebkad patiesi apstātos, un kurā attālumā? Izskaidro ar ε.
2. Īstam kosmosa kuģim, palaistam no planētas virsmas, arī jāuzkāpj ārā cauri atmosfēras pretestībai, pirms sasniegt kosmosu. Vai tas padarītu faktiski vajadzīgo iziešanas ātrumu lielāku vai mazāku nekā ideālais v_esc = √(2GM/r), ko šeit izrēķināji? Kāpēc?

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas