Первая космическая скоростьРассмотрим вопрос о движении тел под действием силы тяжести. Если модуль перемещения тела много меньше расстояния до центра Земли, то можно считать силу всемирного тяготения во время движения постоянной, а движение тела — равноускоренным. Самый простой случай движения тел под действием силы тяжести — свободное падение с начальной скоростью, равной нулю. В этом случае тело дви­жется прямолинейно с ускорением свободного падения по направлению к центру Земли. Если начальная скорость тела отлична от нуля и вектор начальной скорости направлен не по вертикали, то тело под действием силы тяжести движется с ускорением свободного падения по криволинейной траектории. Форму такой траектории наглядно иллюстрирует струя воды, вытекающая под некоторым углом к горизонту.

Свободное падение.

При падении в стеколянной трубке, из которой с помощью насоса откачен воздух, кусок свинца, пробка и лёгкое перо достигают дна одновременно. Следовательно все тела, независимо от их массы и плотности движутся одинаково.

Свободное падение является равноускоренным движением.

Ускорение, с которым падают на Землю тела в вакууме, называют ускорением свободного падения.
При бросании тела с некоторой высоты параллельно земной поверхности дальность по­лета будет тем большей, чем больше начальная скорость.

При больших значениях на­чальной скорости необходимо учитывать шарообразность Земли и изменение направления вектора силы тяжести в разных точках траектории.

Первая космическая скорость.

При некотором значении на­чальной скорости тело, бро­шенное по касательной к поверхности Земли, под дейст­вием силы тяжести при отсут­ствии атмосферы может дви­гаться вокруг Земли по окружности, не падая на Землю и не удаляясь от нее.

Скорость, с которой проис­ходит движение тела по круго­вой орбите под действием силы всемирного тяготения, называ­ется первой космической ско­ростью. Определим первую космическую скорость для Зем­ли. Если тело под действием силы тя­жести движется вокруг Земли равномерно по окружности радиусом R, то ускорение свобод­ного падения является его центростремительным ускоре­нием. Для запуска на околозем­ную орбиту искусственный спутник Земли или космиче­ский корабль необходимо сна­чала вывести за пределы атмос­феры. Поэтому космические корабли стартуют вертикаль­но. На высоте 200—300 км от поверхности Земли атмосфера очень разрежена и почти не влияет на движение космиче­ских кораблей. На такой высо­те ракета делает поворот и со­общает аппарату, запускаемому на орбиту искусственного спутника, первую космиче­скую скорость в направлении, перпендикулярном вертикали.

Если космическому аппарату сообщается скорость меньше первой космической, то он дви­жется по траектории, которая пересекается с поверхностью Земного шара, т. е. аппарат па­дает на Землю. При начальной скорости больше 7,9 км/с, но меньше 11,2 км/с космический аппарат движется вокруг Зем­ли по криволинейной траекто­рии — эллипсу. Чем больше на­чальная скорость, тем все более вытянут эллипс.

При достижении некоторого значения скорости, называемо­го второй космической скоро­стью, эллипс превращается в параболу, и космический корабль уходит от Земли безвозв­ратно. У поверхности Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с. При скорости более второй космической тело движется по гиперболической траектории.


Загрузка...

Яндекс.Метрика Google+