Orbite circulare și viteză orbitală

1 · Prezice

Dacă plasezi satelitul pe o orbită circulară mai mare, cum se va schimba viteza orbitală de care are nevoie ca să rămână pe cercul acela?

2 · Montaj

  1. Deschide simularea orbitei circulare și apasă Resetează.
  2. Activează sonda de rază (r) și citirea excentricității (e), și pornește sonda de viteză.
  3. Pentru fiecare rază de mai jos, lansează satelitul tangențial, apasă Pornește și — după ce e se stabilizează aproape de 0 (un cerc adevărat) — înregistrează-i viteza orbitală.

3 · Colectează date

Masa satelitului m (kg)Raza orbitei r (m)Viteza orbitală v (m/s)Forța centripetă F = m·v² / r (N)
1.002.00
1.003.00
1.004.00

Plotează viteza orbitală v (axa y) în funcție de raza orbitei r (axa x). Apoi plotează v în funcție de 1/√r și descrie care dintre ele este o dreaptă.

4 · Analizează

  1. Arată calculul tău pentru v = √(GM/r) cu GM = 40 m³/s² pentru o încercare și compară-l cu viteza citită din simulare.
  2. Pe măsură ce raza crește, viteza orbitală urcă sau coboară? Folosește numere din tabelul tău pentru a argumenta dacă v ∝ r, v ∝ 1/r sau v ∝ 1/√r.

5 · Extinde

  1. Datele tale au folosit un satelit de 1 kg. Un satelit de 2 kg ar avea nevoie de o viteză orbitală diferită la aceeași rază? Explică folosind v = √(GM/r) — apare masa propriu-zisă a satelitului în ea?
  2. Forța centripetă din ultima coloană este furnizată integral de gravitație. Explică ce s-ar întâmpla cu orbita dacă satelitul ar fi lansat la aceeași rază, dar mai repede decât √(GM/r).

Fizica din spatele acestui experiment

Viteza orbitală circulară

Pentru o orbită circulară stabilă, gravitația furnizează exact forța centripetă, ceea ce fixează viteza la v = √(GM/r). Depinde doar de masa centrală (prin GM) și de rază — niciodată de masa satelitului însuși.

Forța centripetă

Orice corp care se mișcă pe un cerc de rază r cu viteza v este tras spre interior cu forța F = m·v²/r. Aici forța spre interior este furnizată de atracția gravitațională a masei centrale.

← Înapoi la experiment

Mecanică

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit