Всё гдз - все готовые домашние задания
Главная | Регистрация | Вход | RSSСреда, 2012-05-23, 1:42 AM

Готовое домашние задание


 5 класс
6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс
Алгебра
Геометрия



Русский язык
Химия




Физика


Немецкий язык




Английский язык



Предметы
Разное
Статистика
Nikki Ewart
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Законы движения искусственных небесных тел

Законы движения искусственных небесных тел
В конце XVII столетия Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения - основной закон, которому подчиняется
движение всех небесных тел (см. стр. 38). В свободном орбитальном полете, т. е. в полете по своей орбите без
двигателей, космические ракеты и спутники полностью подчиняются законам небесной механики1, поэтому теория
движения искусственных небесных тел - по существу новый раздел небесной механики - играет огромную роль в освоении
космического пространства.
Вспомним, как движется брошенное тело под действием сил земного притяжения. Законы <бросания> тел изучает
баллистика - наука, название которой напоминает о грозном когда-то военном метательном орудии - баллисте. Одна из
основных задач баллистики заключается в том, чтобы найти такой угол наклона ствола орудия, при котором, при прочих
равных условиях, дальность выброшенного орудием снаряда будет наибольшей.
Задача создателей космических ракет куда сложнее - они должны так бросить свой снаряд, чтобы он не упал обратно на
Землю, а вышел на точно определенную космическую орбиту.
Всем нам по опыту известно, как ведет себя брошенный камень - он всегда падает на Землю под действием притяжения
Земли. Ну а если бросать не камень, а выстрелить из пушки снарядом? Если ствол пушки установлен вертикально, то и
снаряд будет двигаться вверх вдоль земного радиуса, и чем больше скорость, с которой снаряд покидал ствол пушки,
тем выше он поднимется над Землей. Когда вся энергия, полученная снарядом при выстреле, будет израсходована на
преодоление земного тяготения, снаряд остановится и начнет падать обратно.
Но можно сделать и так, что снаряд не упадет на Землю. Важно знать, как его бросить!
Давайте проследим за полетом снаряда, выброшенного из орудия, ствол которого расположен наклонно к линии горизонта.
Небесная механика утверждает, что под действием тяготения одно тело описывает относительно другого одну из трех
кривых - эллипс, параболу или гиперболу. Так, например, все
1 Небесная механика - отрасль астрономии, изучающая весь комплекс законов движения небесных тел.
167




Если выстрелить снаряд наклонно или вертикально к земной поверхности, он всегда упадет на Землю.
планеты обращаются вокруг Солнца по эллипсам, причем само Солнце располагается в одном из фокусов эллиптической
орбиты планеты. Так же и в системе <Земля - снаряд> центр Земли будет всегда в одном из фокусов эллипса, по
которому движется снаряд. Поэтому если выстрелить наклонно, то чем больше будет увеличиваться скорость, тем все
дальше и дальше будет падать снаряд. Чем больше будет его скорость, тем больший эллипс он опишет в пространстве, но
на обратном пути к точке бросания он обязательно должен пройти <сквозь Землю>, так как может двигаться только по
эллиптической траектории, часть которой, как видно из рисунка, всегда проходит <внутри Земли>. Итак, наклонный
выстрел мало что даст - снаряд в любом случае должен пройти <сквозь Землю>. Попробуем теперь установить наше
орудие на горе и стрелять горизонтально (для простоты мы не будем учитывать влияние земной атмосферы и вращение
Земли). При небольших скоростях снаряды <по эллипсу> будут падать на Землю. Но чем больше скорость, тем
больше эллипс будет приближаться к окружности с центром в центре Земли. При скорости, которую принято называть
первой космической или круговой, снаряд уже не упадет на Землю, а, если мы успеем убрать орудие, пролетит с той же
скоростью через точку выстрела и будет бесконечно обращаться вокруг Земли по круговой орбите, т. е. станет
искусственным спутником Земли.
Первая космическая скорость у поверхности Земли составляет примерно 7,9 км/сек. Такую огромную скорость не может
сообщить снаряду ни одна пушка - это под силу только ракетам.
Дальнейшее увеличение скорости будет вытягивать окружность в эллипсы, с той только разницей, что второй фокус
каждого эллипса будет перемещаться все дальше и дальше от центра Земли в сторону, противоположную точке бросания,
или точке старта.
При скорости 11 км/сек ракета удалится на расстояние больше половины пути до Луны, а при скорости 11,1 км/сек обогнет
Луну и снова вернется к Земле.
При дальнейшем увеличении скорости до 11,2 км/сек эллиптическая орбита <разорвется> и превратится в разомкнутую
кривую - параболу, по которой ракета навсегда покинет Землю. Скорость 11,2 км/сек называется второй космической
скоростью, или скоростью отрыва, или, наконец, параболической скоростью.
Ракета или снаряд, получившие такую скорость на поверхности Земли, покинет ее навсегда как при вертикальном, так и
при наклонном или горизонтальном полете. При такой скорости в любом случае орбита не будет эллипсом.
Если еще больше увеличить скорость, ракета полетит уже по гиперболе, причем чем выше скорость, тем больше будет
<раскрываться> гипербола. Но, превысив вторую космическую скорость и преодолев земное притяжение, ракета
останется в солнечной системе. Она превратится в спутника Солнца - искусственную планету - и будет обращаться вокруг
него по эллиптической орбите.
Первым таким спутником Солнца стала советская космическая ракета ,<Луна-1>, стартовавшая 2 января 1959 г. по
направлению к Луне. Ракета удалилась от Земли по гиперболической орбите, так как превысила вторую космическую
скорость. Но через 5-6 дней она вышла из зоны действия земного тяготения, и ее полет всецело стал определяться
притяжением Солнца. Скорость, которой обла-
168





Взлет ракеты.


Ю. А. Гагарин перед подъемом в кабину космического корабля <Восток>.



дала ракета, была недостаточной, чтобы совсем преодолеть притяжение Солнца, и ракета стала по эллипсу обращаться
вокруг этого раскаленного светила.
Какие же основные закономерности характеризуют движение тел но эллиптическим орбитам? Ответ на этот вопрос также
дает небесная механика.

Copyright MyCorp © 2012
Бесплатный конструктор сайтов - uCoz