Krožne tirnice in obhodna hitrost

1 · Predvidi

Če postaviš satelit v večjo krožno tirnico, kako se spremeni obhodna hitrost, ki jo potrebuje, da ostane na tej krožnici?

2 · Pripravi

  1. Odpri simulacijo krožne tirnice in pritisni Ponastavi.
  2. Omogoči sondo polmera (r) in odčitek izsrednosti (e) ter vklopi sondo hitrosti.
  3. Za vsak polmer spodaj izstreli satelit tangencialno, pritisni Predvajaj in — ko se e umiri blizu 0 (prava krožnica) — zabeleži njegovo obhodno hitrost.

3 · Zberi podatke

Masa satelita m (kg)Polmer tirnice r (m)Obhodna hitrost v (m/s)Centripetalna sila F = m·v² / r (N)
1.002.00
1.003.00
1.004.00

Nariši obhodno hitrost v (os y) proti polmeru tirnice r (os x). Nato nariši v proti 1/√r in opiši, katera je premica.

4 · Analiziraj

  1. Pokaži svoj račun v = √(GM/r) z GM = 40 m³/s² za en poskus in primerjaj s hitrostjo, ki si jo prebral iz simulacije.
  2. Ko polmer raste, ali obhodna hitrost raste ali pada? Z številkami iz svoje tabele utemelji, ali v ∝ r, v ∝ 1/r ali v ∝ 1/√r.

5 · Razširi

  1. Tvoji podatki so uporabljali satelit 1 kg. Ali bi satelit 2 kg potreboval drugačno obhodno hitrost pri istem polmeru? Razloži z v = √(GM/r) — ali se lastna masa satelita v njej pojavi?
  2. Centripetalno silo v zadnjem stolpcu v celoti daje težnost. Razloži, kaj bi se zgodilo s tirnico, če bi bil satelit izstreljen pri istem polmeru, a hitreje kot √(GM/r).

Fizika za tem poskusom

Krožna obhodna hitrost

Za stabilno krožno tirnico težnost da točno centripetalno silo, kar fiksira hitrost na v = √(GM/r). Odvisna je samo od centralne mase (prek GM) in polmera — nikoli od lastne mase satelita.

Centripetalna sila

Vsako telo, ki se premaga po krožnici polmera r s hitrostjo v, je vlečeno navznoter s silo F = m·v²/r. Tu to navznoter usmerjeno silo daje gravitacijski privlač centralne mase.

← Nazaj na poskus

Mehanika

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov