Home ⇒ 👍Різне ⇒ Перша і друга космічні швидкості – як визначаються і чому дорівнюють

Перша і друга космічні швидкості – як визначаються і чому дорівнюють

Перша космічна швидкість

Це швидкість фізичного об’єкта, з якої він може обертатися навколо Землі, не падаючи на неї і не відриваючись в космічний простір.

Перша космічна швидкість забезпечує рівноважне положення тіла, яке рухається по круговій траєкторії поблизу поверхні Землі. При відсутності гальмівних чинників такий рух може тривати нескінченно довго. При цьому маса самого обертового об’єкта значення не має, а радіус кола обертання повинен трохи перевищувати радіус Землі.

Для того щоб тіло, яке знаходиться на поверхні Землі, набуло першу космічну швидкість, його потрібно розігнати. При цьому зусилля розгону має бути перпендикулярно радіусу, і вектор прикладання сили повинен бути спрямований по дотичній до окружності обертання.

Найбільш наочним прикладом обертального руху може служити будь-який предмет, прив’язаний до мотузки.

Розкрутите його, і він буде обертатися “по орбіті” з радіусом, рівним довжині мотузки. Пружність мотузки протидіє відцентровій силі і дорівнює їй за величиною. Відпустіть мотузку, і ваш предмет полетить разом з мотузкою в напрямку, який тіло мало в момент відпускання мотузки.

Сила – поняття векторне

Зі шкільного курсу фізики відомо, що сила – це поняття векторне. Сила має не тільки величину, а й напрям. Роль відцентрової сили для штучних космічних об’єктів спочатку грає зовнішнє прискорення. Цю роль виконують реактивні двигуни ракети-носія. Вони-то і “виштовхують” об’єкт на орбіту.

Як вирахувати першу космічну швидкість

На об’єкт, який знаходиться на орбіті, діють дві сили:

    Відцентрова сила; Сила тяжіння Землі.

Раз об’єкт не відлітає в простір і не падає на землю, то ці сили знаходяться в рівновазі.

Відцентрова сила обчислюється за формулою:

Схема космічних швидкостей

С = mVV/r

Де

    M – маса точки; V – лінійна швидкість точки; R – радіус траєкторії.

Сила тяжіння Землі обчислюється за формулою:

С = GМм/rr

Де

    G – гравітаційна складова = 6,67259 – 10-11 м – кг 1 – с2; М – маса Землі = 5,97 – 1024 кг; M – маса об’єкта – нехтує мала щодо маси Землі; R – радіус Землі = 6371 км.

Тоді рівноважну швидкість обертання об’єкта (першу космічну швидкість) можна знайти з рівняння:

MVV/r = GМм/rr

Підставляючи чисельні значення для Землі, отримаємо:

V = 7,9 кілометрів в секунду!

Для недосвідченої в фізиці-математиці людини не дуже зрозуміло, але воно і не треба. Важливо, що цей закон діє і є абсолютно вірним для Землі.

Треба мати на увазі, що це чисто математична формула, в якій передбачається, що Земля абсолютно гладка куля правильної форми, на якій відсутня атмосфера, магнітні поля, гравітація інших планет і інші гальмуючі фактори, які впливають на тіло в реальному житті.

Формула вірна для траєкторій з радіусом, які майже дорівнюють радіусу Землі. Якщо ж радіус польоту тіла буде більшим, то величина першої космічної швидкості буде зменшуватися. Тобто, чим далі об’єкт від поверхні Землі, тим менша величина першої космічної швидкості. Подивіться таблицю:

    На висоті 0 км: Перша к. с. = 7,91 км/с, Друга к. с. = 11,18 км/сек; На висоті 300 км: Перша к. с. = 7,73 км/c, Друга к. с. = 10,93 км/сек; На висоті 1000 км: Перша к. с. = 7,35 км/с, Друга к. с. = 10.40 км/сек.

Щоб було легше вивести космічні об’єкти на навколоземні орбіти, використовують швидкість обертання самої Землі. Кораблі запускають тільки в напрямку обертання Землі. При цьому, бажано, щоб точка старту була якомога ближче до екватора, де лінійна швидкість максимальна. Саме тому космодром Байконур побудований на півдні Казахстану, а американський космодром розташований у Флориді, а не на Алясці.

Друга космічна швидкість

Це мінімальна швидкість, при досягненні якої об’єкт, який рухається по обертальній орбіті навколо Землі, може подолати силу тяжіння планети і полетіти в простір. Її ще називають швидкістю тікання.

Друга космічна швидкість також як і перша, визначається радіусом і масою небесного тіла. Для кожного небесного тіла вона своя, для планети Земля вона дорівнює 11,18 км/с над поверхнею Землі.

Досягнувши такої швидкості тіло відривається від тяжіння Землі і потрапляє в гравітаційне поле Сонця, стаючи його супутником.

Коротко для запам’ятовування

Перша космічна швидкість = 7,91 км/с

Отже, перша космічна швидкість – це мінімальна лінійна швидкість об’єкта, що рухається по колу навколо Землі, яка дозволяє йому не падати і не полетіти в космічний простір.

Друга космічна швидкість = 11,18 км/с

Це мінімальна швидкість, при досягненні якої об’єкт, який рухається по обертальній орбіті навколо Землі, може подолати силу тяжіння планети і полетіти в космічний простір.

До відома:

Третя космічна швидкість

Третя космічна швидкість – це мінімальна швидкість, яку потрібно повідомити об’єкту біля поверхні Землі, щоб він, подолавши силу земного тяжіння, а потім силу тяжіння Сонця, зміг покинути Сонячну систему.

При цьому треба мати на увазі, що Земля в цьому випадку використовується як прискорювач, швидкість якої додається до швидкості цього об’єкта.

    Значення третьої космічної швидкості в цьому випадку дорівнює 16, 67 км/с. Лінійна швидкість обертання Землі по орбіті дорівнює 29,77 км/с.
Четверта космічна швидкість

Четверта космічна швидкість – це мінімально необхідна швидкість об’єкта (без двигуна), яка дозволяє подолати тяжіння нашої галактики “Чумацький Шлях”.

Четверта космічна швидкість різна для різних точок Галактики і залежить від відстані до центральної маси (для нашої галактики таким об’єктом є Стрілець A * – надмасивна чорна діра). За грубими попередніми розрахунками в районі нашого Сонця Четверта космічна швидкість становить близько 550 Км/с.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Related posts:

  1. Космічні швидкості (формули) Будь-яке матеріальне тіло володіє певною гравітацією, тобто здатністю притягувати в напрямку свого центру тіла з меншою силою тяжіння. Саме гравітацією пояснюється те, що предмети, які лежать на поверхні Землі, утримуються на ній, а кинуті вгору, рано чи пізно, знову опускаються на поверхню Землі. Щоб подолати сили тяжіння планети і вийти на навколоземну орбіту (стати супутником), […]...

  2. Повідомлення про космічні швидкості, кораблі і ракети Першим космічним кораблем на світлі можна вважати перший в світі корабель-супутник “Супутник-1”. Його вивела на орбіту радянська ракета в жовтні 1957 року з космодрому “Байконур”. Першим повноцінним космічним кораблем на світлі, якщо не брати до уваги супутників, став уже корабель “Восток-1”, на якому Юрій Гагарін, перший космонавт планети, відправився в космос 12 квітня 1961 року. […]...

  3. Космічні швидкості Перша космічна швидкість – швидкість, яку необхідно повідомити тілу, щоб воно рухалося навколо Землі по круговій орбіті з постійною швидкістю під дією сили тяжіння, тобто стало штучним супутником. Ця швидкість визначається з урахуванням швидкості рівномірного руху по колу і закону всесвітнього тяжіння. Супутником Землі може стати тіло будь-якої маси, аби йому була повідомлена достатня швидкість. […]...

  4. Перша космічна швидкість Під час вивчення руху тіл, які були кинуті під деяким кутом до горизонту, ми вважали, що Земля пласка. І що тіло рухається по параболічної траєкторії. Однак справжні відомості говорять нам про те, що планета практично має форму кулі і якщо тілу надати більшу швидкість, то воно може впасти, обігнувши деяку частину кулястої Землі. Більш того, […]...

  5. Рух штучних супутників Для того щоб тіло стало штучним супутником, його треба підняти на деяку висоту (вивести на орбіту) і повідомити йому горизонтальну відносно поверхні Землі швидкість (рис. 1). Для запуску використовують ракети. Після виведення на орбіту ракета розганяє супутник до необхідної швидкості, після цього супутник відділяється від ракети-носія і продовжує свій рух по орбіті тільки під дією […]...

  6. Параболічна і гіперболічна швидкості У випадку, коли швидкість супутника більше кругової, супутник буде рухатися по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться центр планети (рис. 48). Чим більше швидкість супутника, тим більшим буде відстань від нього до планети. Однак якщо швидкість супутника досягне певного значення, званого параболічної швидкістю ип, то супутник припинить рух по замкнутій траєкторії: сила тяжіння планети […]...

  7. Чому є атмосферний тиск? Незважаючи на те, що атмосфера – це газ, земне тяжіння діє на неї також, як і на всі інші тіла на Землі. Повітря притягається до Землі і не відлітає в космос. На інших космічних тілах, дрібніших, ніж планета Земля, атмосфери може не бути, або вона являє собою дуже розріджений газ. Так, наприклад, йде справа на […]...

  8. Чому Місяць впливає на нашу планету? В першу чергу, вплив Місяця на нашу планету проявляється в припливах. Також, Місяць є важливою захистом Землі від космічних каменів, таких як метеорити. Менш відчутно, Місяць впливає на клімат, нагрівання земної кори і швидкість обертання планети. Приливної вплив Місяця істотно впливає тільки на великі водойми, такі як океани або моря. Гравітація Місяця притягує воду в […]...

  9. Пекулярні швидкості галактик Важливим проявом великомасштабної структури Всесвіту є пекулярні швидкості галактик. Як вже було сказано, пекулярная швидкість – це швидкість щодо космічної системи відліку. Наявність пекулярними швидкості позначається у відхиленні руху галактик від закону Хаббла. Наша зоряна система також володіє пекулярними швидкістю. Ця величина була виміряна таким чином. Ще в 70-і роки було відкрито дипольная анізотропія реліктового […]...

  10. Коливання швидкості Землі Одні з найбільш характерних ознак космічних явищ – правильна повторюваність, циклічність. Наприклад, обертання Землі навколо своєї осі і Сонця. Але, для астрономів вже давно не є секретом, що тривалість земної доби поступово збільшується. Тоді, чому існують такі коливання швидкості Землі? Наприклад, підраховано, що у віддалені часи добу були набагато коротше сучасних і що через кілька […]...

  11. Рекорди швидкості Найшвидший звір – гепард (рис. 9.4, а): він може бігти зі швидкістю до 110 км / год, але недовго – всього 1 хв. Найшвидша птиця – сокіл-сапсан (рис. 9.4, б): він пікірує (летить вниз) зі швидкістю 300 км / год. Людині важко змагатися у швидкості зі звірами і птахами: швидкість спортсменів в бігу на короткі […]...

  12. Графік залежності швидкості від часу Побудуємо графіки залежності швидкості від часу для автомобіля і велосипедиста. Швидкість автомобіля 60 км / год, швидкість велосипедиста 20 км / год. Рішення. Накреслимо координатні осі t і v і відзначимо на них час в годинах, а швидкість – в кілометрах на годину (рис. 10.3). Почнемо з автомобіля. Відзначимо зеленим точки, що відповідають моментам часу […]...

  13. Що таке космічні станції? Станції – це справжні “космічні будинки”, в яких живуть, займаються науковими роботами, спостереженнями за поверхнею Землі, Місяця, інших планет і фотографують їх. На деяких космічних станціях встановлені особливо потужні телескопи, які дозволяють людям зазирнути ще далі в глибини Всесвіту. Першою космічною станцією був радянський “Салют-1”, запущений у квітні 1972 р. Першою американською космічною станцією була […]...

  14. Чому дзига не падає? Незважаючи на те, що нерухому дзигу неможливу змусити стояти на гострому кінці, дзига, що обертається може стояти вертикально кілька хвилин. Обертові дзиги, аналогічно іншим обертовим тілам набувають так званий кутовий момент (момент кількості руху), величина якого залежить від розподілу маси дзиги і швидкості його обертання. Кутовий момент відтворює обертає силу (обертаючий момент), яка змушує вісь […]...

  15. Штучні супутники Землі Ви коли-небудь змагалися, хто далі кине камінь або сніжок? Усі хлопчики напевно проходили через це. І всі знають, що щоб камінь пролетів якнайдалі, треба кинути його якомога сильніше. Тобто потрібно надати йому якомога більшу швидкість. Сила людської руки обмежена, і камінь ми можемо кинути відносно недалеко. Набагато більшу швидкість тілам можуть додати різні артилерійські знаряддя. […]...

  16. Ракети та космічні апарати Частина космічного корабля повертається на Землю за допомогою парашютаІсследованіе Сонячної системи – планет та інших небесних тіл, які обертаються навколо Сонця, – почалося в 1957 році, коли в СРСР був запущений перший супутник, “Супутник-1”. З тих пір люди встигли побувати на Місяці, а безпілотні космічні зонди побували на всіх планетах, за винятком Плутона. Супутники, які […]...

  17. Невагомість – коротко Нерідко можна почути фразу, що космонавти на орбіті відчувають невагомість, бо відцентрова сила врівноважує силу тяжіння Землі. Погодитися з цим неможливо. Ми вже говорили, що взаємодіяти можуть тільки тіла. Сила – не матеріальне тіло. Сила це математичний об’єкт, формула, яка існує тільки на папері. Компенсувати тяжіння можна, тільки розмістивши “над” супутником інший центр тяжіння, т. […]...

  18. Вимірювання швидкості світла Переважна більшість античних вчених вважали, що швидкість світла нескінченна. Надалі це положення стали брати під сумнів. Вперше питання про вимірювання швидкості світла поставив Галілей, однак існуючі тоді способи вимірювання та їх точність не дозволяли перевірити його припущення за допомогою експерименту. Багато вчених того часу, такі як Декарт і Кеплер, продовжували наполягати на нескінченній швидкості поширення […]...

  19. Швидкість у фізиці: одиниці швидкості Як ви думаєте, хто рухається швидше агроном Васєчкін, автомобіль Renault чи літак Боїнг? Хто з них швидше добереться від Києва до Черкас? Відповідь очевидна Renault швидше Васечкіна, але повільніше Боїнга. Тобто ми не тільки знаємо, як рухаються різні об’єкти, але і можемо порівняти їх швидкості. А що таке швидкість у фізиці? Як знайти швидкість тіла, […]...

  20. Космічні процеси та їх вплив на Землю Серед природних явищ, що впливають на геологічне середовище та географічну оболонку, важливу роль відіграють космічні процеси. Вони викликаються приходить енергією і речовиною падаючих на Землю космічних тіл різного розміру – метеоритів, астероїдів і комет. Космічна радіація Потужний потік космічного випромінювання, спрямованого до Землі з усіх сторін Всесвіту, існував завжди. “Зовнішній лик Землі і життя, наповнює […]...

  21. Чому І. Франко зауважував, що у П. Куліша друга частина думки б’є по першій? Микола Куліш І. Франко називав Пантелеймона Куліша “одним із корифеїв нашої літератури”, її “першою звіздою”. Водночас він зауважував, що в Куліша “друга половина думки б’є першій в пику”. Це висловлювання було обумовлене непослідовністю П. Куліша, суперечливістю його натури, що позначилося й на його творчості. У трактуванні проблеми чи образу П. Куліш часто заперечував самому собі. […]...

  22. Різниця між силою тяжіння і вагою тіла У деяких випадках сила тяжіння і вага об’єкта рівні за своїм значенням. Через це може виникнути хибне враження, що між даними величинами немає різниці. Спробуємо розвіяти подібні припущення і розглянемо, чим відрізняється сила тяжіння від ваги тіла. Визначення Силою тяжіння називають величину, яка відображатиме яке притягує дію Землі на об’єкт, розташований близько до її поверхні. […]...

  23. Як відчути гравітацію? Гравітація, або сила тяжіння, – це сила, що притягає фізичні тіла один до одного. Саме вона утримує нас на землі і завдяки їй ми відчуваємо свою вагу. Що таке Гравітація? Кожен, підстрибнувши вгору, неодмінно опуститься на землю завдяки гравітації. Якби сили тяжіння не існували, ми покинули б Землю і полетіли в космос. Гравітація визначає траєкторію […]...

  24. Сила тяжіння в фізиці Сила тяжіння (сила тяжіння Землі) – найпотужніша сила, яка діє абсолютно на всі тіла на Землі – це тяжіння самої Землі до себе. Киньте камінь, він впаде, спіткніться самі… підсумок ясний, дощ теж чомусь не йде вгору, а падає вниз, а підвішений на гумці вантаж, як ви пам’ятаєте, розтягував її вниз. Що б не трапилося, […]...

  25. Чому зірки і планети мають кулясту форму? Сонце і майже всі зірки за формою дуже близькі до кулі. Безпосередні спостереження за допомогою невеликих телескопів показують, що дев’ять великих планет і деякі з найбільших малих планет також мають майже кулясту форму. Але чому це відбувається саме так, адже при зростанні тел на поверхні Землі, наприклад кристалів, хоча і утворюються сферичні об’єкти, але дуже […]...

  26. Чому в Космосі виникає стан невагомості Про той факт, що в Космосі спостерігається невагомість, сьогодні знає, мабуть, навіть маленька дитина. Такому значному поширенню даного факту послужили численні фантастичні фільми про Космос. Однак насправді, чому в Космосі невагомість, мало хто знає, і сьогодні ми постараємося дати пояснення цьому явищу. Більшість людей, почувши питання про походження невагомості, легко дадуть на нього відповідь, сказавши, […]...

  27. Чим відрізняється вага від сили тяжіння? Через те що вага покоїться відносно Землі тіла дорівнює силі тяжіння, ці дві сили часто плутають. Але насправді це різні сили. Розглянемо, наприклад, лежить на столі книгу. Вага книги прикладений до столу (книга тисне на стіл), а сила тяжіння прикладена до самої книги (Земля притягує книгу). Таким чином, вага і сила тяжіння – це сили, […]...

  28. Експериментальне визначення швидкості хімічної реакції Визначити швидкість протікання хімічного перетворення експериментально можна, отримавши дані про те, як в одиницю часу змінюється концентрація речовин, що вступають в реакцію, або продуктів. Методи отримання таких даних ділять на Хімічні, Фізико-хімічні. Хімічні методи досить прості, доступні і точні. З їх допомогою швидкість визначають, безпосередньо визначаючи концентрацію або кількість речовини реагентів або продуктів. У разі […]...

  29. Чому люди не літають на Місяць? Ти вже достатньо доросла людина і знаєш, що Місяць – супутник Землі. З цим супутником пов’язано чимало цікавого. Давай поговоримо про це, перш ніж відповісти на запитання, чому люди не літають на Місяць. Деякі вчені вважають, що в минулому Місяць був частиною нашої планети. Але після того як мільярди років тому Земля зіткнулася з невідомим […]...

  30. Швидкість прямолінійного рівноприскореного руху. Графік швидкості Вам відомо, що при прямолінійній равноускоренном русі проекцію вектора прискорення на вісь X можна знайти за формулою: Висловимо з цієї формули проекцію vx вектора швидкості v, яку мало рухається тіло до кінця проміжку часу t, який починається від моменту початку спостереження, т. Е. Від t0 = 0: Axt = vx – v0x, Vx = v0x […]...

  31. Чому місяць не падає на Землю? А й дійсно не зрозуміло: все в цьому світі завжди падає вниз – і дощ, і легкі сніжинки – весь час падають на землю, а величезний місяць висить собі в небі і падати зовсім не збирається. … Давайте проведемо невеличкий експеримент. Візьмемо ластик і нитку. Ластик – в нашому досвіді – буде місяцем, а ви […]...

  32. Рух тіла під дією сили тяжіння Якщо на тіло діє тільки сила тяжіння, то тіло здійснює вільне падіння. Вид траєкторії руху залежить від напрямку і модуля початкової швидкості. При цьому можливі наступні випадки руху тіла: Якщо початкова швидкість тіла дорівнює нулю або паралельна силі тяжіння, тіло здійснює прямолінійне вільне падіння; Якщо початкова швидкість тіла спрямована під кутом до сили тяжіння, то […]...

  33. Графіки швидкості при рівномірно-прискореному русі Побудуємо, користуючись формулами § 17, графік залежності швидкості рівномірно-прискореного руху від часу. Нехай, наприклад, прискорення дорівнює 2 м / с 2 і в початковий момент швидкість дорівнює нулю. Виконуючи побудова, побачимо, що графік швидкості представить собою пряму лінію (рис. 30, лінія I), що проходить через точку перетину осі часу і осі швидкості. Можна довести, що […]...

  34. Швидкості хімічних реакцій Хімічні реакції відбуваються миттєво або ж з певною швидкістю? Чи є швидкість хімічної реакції якоїсь постійною величиною, або ж вона залежить від природи реагуючих речовин? Чи залежить швидкість хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин? Чи визначають швидкість хімічної реакції які-небудь інші фактори (наприклад, температура)? Чи може додавання в реакційну суміш якої-небудь речовини, не розходяться в […]...

  35. Закони збереження в механіці (формули) Далі буде перелічено усі формули закону збереження в механіці. Будьте уважні і не забувайте про змінні. Сила і імпульс: Закон збереження імпульсу: Реактивна сила тяги: Формула Ціолковського: Механічна робота: A = Fs cos α Потужність: Кінетична енергія: Теорема про кінетичну енергію: A = Ek2 – Ek1 Потенціальна енергія: Закон збереження енергії в механічних процесах: Ek1 […]...

  36. Космічні промені – конспект “Історія досліджень космічних променів – це розповідь про наукові пригоди, – пишуть вчені з Обсерваторії ім. П’єра Оже (призначеної для спостереження космічних променів і побудованої в 2008 р в аргентинському місті Маларгу. – Прим. Пер.). – Протягом майже століття вчені, які вивчали їх, підіймалися на гірські вершини, літали на монгольф’єрів, добиралися до найвіддаленіших куточків Землі, […]...

  37. Чому на Землі наступає зима і літо? Як ми всі знаємо, щороку на планеті Земля складається з чотирьох циклів: Зима. Весна. Літо. Осінь. Всі вони незмінно йдуть один за одним і повторюються з року в рік. Зрозуміло, кожен рік погода може мати якісь відмінності: іноді зима буває теплою, а літо досить прохолодним, проте переплутати зимову погоду з річною просто неможливо. І це […]...

  38. Чому в космосі космонавти знаходяться в стані невагомості? Наша Земля, планети, Сонце і зірки є частиною величезної Всесвіту. Якщо ти дивився фільми про освоєння космосу, то добре уявляєш, як виглядають космічні кораблі. Ти бачив, як люди рухалися всередині цих кораблів. Людські рухи були незвичайними і дуже схожими на плавання! Такими руху виходили з-за невагомості – головної особливості будь-якого космічного польоту. Що ж це […]...

  39. Якими бувають космічні апарати? Космічні апарати досліджують планети, астероїди і комети, беруть проби атмосфери і грунту, передають на Землю все, що “бачать” і “чують”. Так земляни дізнаються про інших світах, “сидячи вдома”. Більше 100 штучних супутників запускаються з Землі щорічно. Деякі з них несуть космічні телескопи. Як називалися перші космічні кораблі? З початком нової космічної ери на навколоземній орбіті […]...

  40. Гравітація: визначення Гравітація – фізична властивість, характерна для всіх матеріальних тел. У загальному випадку під гравітацією розуміють силу тяжіння, створювану тілом, причому ця сила залежить від маси тіла. Зазвичай поняття гравітації вживається в астрофізичного сенсі, так як саме це явище багато в чому визначає взаємодію різних об’єктів в космосі. Однак процеси взаємодії, що відбуваються всередині молекул і […]...

Перша і друга космічні швидкості – як визначаються і чому дорівнюють
«
»