Reshebnik στην αστρονομία τάξη 11 για το μάθημα αριθμό 11 (τετράδιο εργασιών) - Κίνηση διαστημικού σκάφους

1. Γράψτε τους τύπους με τους οποίους προσδιορίζονται οι τιμές των κοσμικών ταχυτήτων για την επιφάνεια της γης και εξηγήστε τις ποσότητες που περιλαμβάνονται σε αυτές.

Αναλύστε τους γραπτούς τύπους και βγάλτε συμπεράσματα.

Οι διαστημικές ταχύτητες για τις επιφάνειες άλλων ουράνιων σωμάτων εξαρτώνται από τις μάζες των ουράνιων σωμάτων και τις ακτίνες τους.

Η τροχιά της κίνησης των σωμάτων είναι:

ένας κύκλος
β) παραβολή σε σχέση με τη Γη
γ) υπερβολή σε σχέση με τη Γη και παραβολή σε σχέση με τον Ήλιο

2. Υπολογίστε την πρώτη (α) και τη δεύτερη (β) διαστημική ταχύτητα για τη Σελήνη (η μάζα της Σελήνης είναι m = 7,35*10 22 kg και η ακτίνα της είναι R = 1740 km).

Λύση:
α) η πρώτη κοσμική ταχύτητα για το φεγγάρι:

β) η δεύτερη διαστημική ταχύτητα για τη Σελήνη:

3. Μπορεί η περίοδος περιστροφής ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης που κινείται σύμφωνα με τους νόμους του Kepler να είναι T = 81 min; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

Όχι, καθώς η μικρότερη περίοδος τροχιάς ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης είναι 84,4 λεπτά, κάτι που φαίνεται από τον ακόλουθο υπολογισμό:

4. Ορίστε τις έννοιες.

Τροχιά - μια τροχιά κατά μήκος της οποίας ένα ουράνιο σώμα κινείται στο διάστημα στο βαρυτικό πεδίο άλλων ουράνιων σωμάτων και των συστημάτων τους.
Απόγειο - το σημείο της τροχιάς της Σελήνης ή ένας τεχνητός δορυφόρος της Γης που βρίσκεται πιο μακριά από τη Γη.
Περίγειο - το πλησιέστερο σημείο στη Γη στην τροχιά της Σελήνης ή ένας τεχνητός δορυφόρος της Γης.
Η τροχιακή εκκεντρότητα είναι ένα μέτρο της λοξότητας μιας έλλειψης, ίσο με τον λόγο της απόστασης μεταξύ των εστιών προς τον κύριο άξονα της έλλειψης.

5. Να αναφέρετε τα σχήματα των τροχιών των ουράνιων σωμάτων εάν οι εκκεντρικότητες τους λαμβάνουν τις ακόλουθες τιμές:

6. Υπολογίστε τον χρόνο πτήσης σε ημιελλειπτική τροχιά: α) στον Άρη. β) στην Αφροδίτη.

N. V. Gonchar

Η μελέτη της φύσης του φεγγαριού. 11η τάξη

Μελετώντας τη φύση του φεγγαριού

··· Τεχνικές και ευρήματα ···

N.V. GONCHAR,
από. Stretenka, Primorsky kr.

Μελετώντας τη φύση του φεγγαριού

Η αφθονία των δεδομένων για τη Σελήνη δημιουργεί μια ορισμένη μεθοδολογική δυσκολία στη μελέτη της φυσικής της φύσης - αποδεικνύεται ότι είναι αδύνατο να παρουσιαστεί όλο το υλικό στον χρόνο που ορίζεται από το σχολικό πρόγραμμα σπουδών. Η εμπειρία μου δείχνει ότι το περιεχόμενο αυτών των μαθημάτων θα πρέπει να περιοριστεί στην εξέταση των κύριων φυσικών χαρακτηριστικών (μέγεθος, μάζα, μέση πυκνότητα, περιστροφή, θερμοκρασία, τοπογραφία, χαρακτηριστικά επιφανειακής δομής) της Σελήνης και στην αποκάλυψη των αρχών της μεθόδους με τις οποίες εντοπίζονται. Είναι επίσης σημαντικό να εξεταστούν οι λόγοι για την απουσία ατμόσφαιρας στη Σελήνη. Για την ενεργοποίηση των μαθητών και την καλύτερη αφομοίωση του περιεχομένου, θα πρέπει επίσης να παρέχεται ανεξάρτητη εργασία.

Προτείνω να διανεμηθεί το υλικό ως εξής:

Μάθημα 1

Μάθημα 2 (Σε αυτό το θέμα, νομίζω, θα πρέπει να διατεθούν 2 ώρες αντί για 1 ώρα που προβλέπει το πρόγραμμα.)

Ξεκινάω την παρουσίαση της ύλης στο 1ο μάθημα με πληροφορίες ήδη γνωστές στους μαθητές: η μέση απόσταση από τη Γη στη Σελήνη ( ένα= 384 400 km) και φαινόμενη γωνιακή διάμετρος ( ρε = 31" ) ή ακτίνα γωνίας ( = 15,5 " 1/4°). Στον πίνακα δείχνω ένα προετοιμασμένο σχέδιο. Προτείνω στους μαθητές να υπολογίσουν ανεξάρτητα τη γραμμική ακτίνα της Σελήνης χρησιμοποιώντας τον τύπο R L = ένααμαρτία.

Από το μάθημα των μαθηματικών, οι μαθητές γνωρίζουν ότι τα ημίτονο των μικρών γωνιών είναι ανάλογα με τις ίδιες τις γωνίες, επομένως μπορούμε να υποθέσουμε αμαρτία \u003d sin1 °. Παίρνοντας το 1/4° και βρίσκοντας από τον πίνακα των τριγωνομετρικών συναρτήσεων sin1° = 0,0175, παίρνουμε R W = 384 400 0,25 0,0175 1580 (χλμ).

Επισημαίνω την προσέγγιση του αποτελέσματος που προέκυψε και εξηγώ τον λόγο: η τιμή της γωνιακής ακτίνας της Σελήνης είναι κάπως υποτιμημένη. Σημειώνω στον πίνακα τον αριθμό που έγινε δεκτός στην επιστήμη R L \u003d 1738 km, σημειώνω το παραδεκτό ενός σφάλματος 2% με κατά προσέγγιση υπολογισμούς και προτείνω στους μαθητές να εκφράζουν τη γραμμική ακτίνα της Σελήνης μέσω της μέσης ακτίνας της Γης R W = 6371 km:

απ' όπου συμπεραίνεται ότι η διάμετρος της σελήνης είναι περίπου 4 φορές μικρότερη από τη γήινη.

Επιπλέον, σας υπενθυμίζω ότι οι μάζες των ουράνιων σωμάτων υπολογίζονται σύμφωνα με τον τρίτο γενικευμένο νόμο του Κέπλερ συγκρίνοντας την κίνηση των δορυφόρων τους και εξηγώ ότι αυτή η μέθοδος είναι επίσης εφαρμόσιμη για τον προσδιορισμό της μάζας της Σελήνης. Δεν υπολογίζω τη μέση πυκνότητα της Σελήνης στο μάθημα, απλώς σας υπενθυμίζω ότι η μέση πυκνότητα της Γης είναι 5,52 10 3 kg / m 3, γράφω στον πίνακα την τιμή της μέσης πυκνότητας της Σελήνης ( 3,37 10 3 kg / m 3), και η αναλογία αυτών των πυκνοτήτων.

Συγκρίνοντας αυτές τις τιμές, παίρνουμε L = 0,61 Z. Εδώ, οι μαθητές θα πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι η χαμηλή μέση πυκνότητα της Σελήνης υποδηλώνει την απουσία πυκνού πυρήνα παρόμοιου με αυτόν της Γης.

Η μάζα της Σελήνης και οι διαστάσεις της καθορίζουν την επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης και την παραβολική ταχύτητα (δεύτερη διαστημική ταχύτητα) στη σεληνιακή επιφάνεια. Εξηγώ ότι η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης μπορεί να βρεθεί από τον νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας. Επιπλέον, δηλώνω ότι η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης στη Σελήνη είναι 6 φορές μικρότερη από τη γήινη:

Η παραβολική ταχύτητα στην επιφάνεια της Σελήνης καθορίζεται από τον τύπο που είναι γνωστός από το μάθημα της φυσικής (ο υπολογισμός της παραβολικής ταχύτητας γίνεται αν υπάρχει χρόνος).

Η θερμοκρασία στη Σελήνη καθορίστηκε από επίγειες παρατηρήσεις: στο ημισφαίριο κατά τη διάρκεια της ημέρας φτάνει τους +130 °C και τη νύχτα πέφτει στους -170 °C. Οι διαστημικές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στη Σελήνη επιβεβαίωσαν μια μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας στο ημισφαίριο της ημέρας και της νύχτας.

Στο τέλος του μαθήματος, οι μαθητές θα πρέπει να βγάλουν γενικά συμπεράσματα για τα κύρια χαρακτηριστικά της σελήνης σε σύγκριση με τη γη.

Εργασία για το σπίτι: § 13 σχολικού βιβλίου E.P. Levitana«Φυσική-11». - Μ .: Εκπαίδευση, 1994. Ερώτηση 1, σελ. 67 (γραπτά σε τετράδιο).

Στο 2ο μάθημα προτείνω στους μαθητές να ονομάσουν τις κύριες φυσικές συνθήκες στο φεγγάρι, να αναφέρουν τα φυσικά χαρακτηριστικά. Στη συνέχεια, προχωρώ στην εξήγηση της απουσίας ατμόσφαιρας στη Σελήνη: Αναφέρω και σημειώνω στον πίνακα τις τιμές των ριζικών ταχυτήτων του μέσου τετραγώνου των μορίων υδρογόνου (2240 ​​m/s), του αζώτου και του μονοξειδίου του άνθρακα (600 m/s έκαστο), οξυγόνο (560 m/s). Τονίζοντας ότι όλα αυτά υπερβαίνουν την πρώτη κοσμική ταχύτητα (κυκλική ταχύτητα), έτσι τα αέρια που απελευθερώνονται από το σεληνιακό εσωτερικό διαφεύγουν στο χώρος. Το νερό δεν μπορεί να υπάρξει σε υγρή κατάσταση χωρίς ατμοσφαιρική πίεση.

Εξηγώ ότι η ατμόσφαιρα και το νερό στη Γη καταστρέφουν σταδιακά το ανάγλυφο και στη Σελήνη οι αλλαγές στο ανάγλυφο είναι πολύ αδύναμες και προκαλούνται από την ασθενή τεκτονική δραστηριότητα και την πτώση μετεωριτών. Εργαζόμαστε με τη σεληνιακή σφαίρα.

Γενικεύω και εμπεδώνω την ύλη μέσω της ανεξάρτητης εργασίας των μαθητών με κάρτες: απαριθμήστε τις ανάγλυφες μορφές που είναι ορατές σε φωτογραφίες της σεληνιακής επιφάνειας. δείξτε στον σεληνιακό χάρτη και ονομάστε δύο ή τρεις θάλασσες, δύο ή τρεις κρατήρες.

Περαιτέρω, σας πληροφορώ ότι οι εργαστηριακές μελέτες των σεληνιακών πετρωμάτων έχουν δείξει την ομοιότητα της χημικής τους σύστασης με τα επίγεια πετρώματα, γεγονός που υποδηλώνει την υλική ενότητα του Σύμπαντος. Ωστόσο, το σεληνιακό έδαφος - ρεγόλιθος - είναι πιο χαλαρό. Το υπόλοιπο υλικό μελετούν οι μαθητές ανεξάρτητα από το σχολικό βιβλίο. E.P. Levitana.

ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ. Ναταλία Βλαντιμίροβνα Γκόντσαργεννήθηκε και μεγάλωσε στην Άλμα-Άτα. Το 1985 αποφοίτησε από το τμήμα φυσικής του Κρατικού Παιδαγωγικού Πανεπιστημίου του Καζακστάν. Abai. Από το 1988 ζει και εργάζεται στο χωριό. Stretenka, περιοχή Dalnerechensky, Primorsky Krai. Από το 1999 είναι διευθυντής του σχολείου. Ο γιος είναι φοιτητής της Σχολής Εφαρμοσμένης Πληροφορικής του Πολυτεχνείου Άπω Ανατολής.

ΒΑΡΥΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ 2 - ΠΑΡΑΒΟΛΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ

Για να μπορέσει ένας πύραυλος να φύγει από τη Γη και να μπορέσει να πετάξει στη Σελήνη ή σε άλλους πλανήτες, πρέπει να αναπτύξει ταχύτητα περίπου 11 km/s. Η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για να υπερνικήσει ένα σώμα τη δύναμη έλξης ενός άλλου σώματος με μεγαλύτερη μάζα ονομάζεται παραβολικός.Όσον αφορά τους πλανήτες, ονομάζεται επίσης δεύτερη κοσμική ταχύτητα, ή ταχύτητα διαφυγής. Εάν οι πυραυλοκινητήρες δεν είναι αρκετά ισχυροί, τότε δεν θα μπορέσει να αναπτύξει αυτή την ταχύτητα και θα παραμείνει σε τροχιά κοντά στον πλανήτη ή θα πέσει στον πλανήτη.

Για να αφήσει ένας πύραυλος μάζας m πρώτα από έναν πλανήτη μάζας M, ενέργεια ίση με GMm/R,όπου R-ακτίνα του πλανήτη. Ο πύραυλος πρέπει να εγκαταλείψει τη βαρυτική έλξη του πλανήτη λόγω της κινητικής του ενέργειας, η οποία αφού τελειώσει το καύσιμο ισούται με GMm/R.Ποσοστό φροντίδας v yxπρέπει να είναι τέτοια ώστε η ελάχιστη κινητική ενέργεια 1 / 2 mv 2 yxεπίσης ισοφάρισε GMm/R.

Έτσι, η ταχύτητα διαφυγής από την επιφάνεια του πλανήτη είναι 2GM/R,ή 2g s R,στο βαθμό που g s,η βαρύτητα στην επιφάνεια του πλανήτη, καθορίζεται από τον τύπο GM/R2.Στην επιφάνεια της γης σολ= 9,80 N/kg, α R= 6370 km (περίπου). Ως εκ τούτου, η ταχύτητα διαφυγής είναι (2 x 9,80 x 6370 x 1000) = 11.200 m/s. Στην επιφάνεια του φεγγαριού σολ= 1,62 N/kg και R= 1740 km, επομένως η ταχύτητα διαφυγής είναι 2380 m/s. Δεδομένου ότι η παραβολική ταχύτητα διαφυγής από την επιφάνεια της Σελήνης είναι πολύ πιο αργή από αυτή στην επιφάνεια της Γης, οι αστροναύτες του Apollo θα μπορούσαν να εκτοξευθούν από τη Σελήνη χρησιμοποιώντας πολύ μικρότερες μονάδες από το όχημα εκτόξευσης του Κρόνου, το οποίο εκτοξεύτηκε από τη Γη.

Η Γη έχει ατμόσφαιρα, η Σελήνη όχι. Τα μόρια αερίου στην ατμόσφαιρα της Γης κινούνται με ταχύτητα μικρότερη από την ταχύτητα διαφυγής (11,2 km/s), και ως εκ τούτου δεν μπορούν να υπερνικήσουν τη γήινη βαρύτητα. Τα μόρια αερίου κοντά στην επιφάνεια της Σελήνης θα έχουν το ίδιο εύρος ταχυτήτων με τα μόρια αερίου κοντά στην επιφάνεια της Γης, καθώς το εύρος θερμοκρασίας εκεί είναι περίπου το ίδιο με αυτό στη Γη. Αλλά θα είχαν φύγει εύκολα από τη Σελήνη, αφού ο ρυθμός διαφυγής από την επιφάνεια είναι πολύ πιο αργός εκεί.

παραβολική ταχύτητα

Ανάλυση της δεύτερης κοσμικής ταχύτητας από τον Isak Newton. Τα βλήματα Α και Β πέφτουν στο έδαφος. Το βλήμα C πηγαίνει σε μια κυκλική τροχιά, το D - σε μια ελλειπτική. Το βλήμα Ε πετάει στο διάστημα.

Δεύτερη διαστημική ταχύτητα (παραβολική ταχύτητα, ταχύτητα διαφυγής) - η μικρότερη Ταχύτητα, το οποίο πρέπει να δοθεί στο αντικείμενο (για παράδειγμα, διαστημόπλοιο), του οποίου η μάζα είναι αμελητέα σε σχέση με τη μάζα ουράνιο σώμα(για παράδειγμα, πλανήτες), για να ξεπεραστούν βαρυτική έλξηΑυτό ουράνιο σώμα. Υποτίθεται ότι αφού το σώμα αποκτήσει αυτή την ταχύτητα, δεν δέχεται μη βαρυτική επιτάχυνση (ο κινητήρας είναι σβηστός, δεν υπάρχει ατμόσφαιρα).

Η δεύτερη κοσμική ταχύτητα καθορίζεται από την ακτίνα και τη μάζα του ουράνιου σώματος, επομένως είναι διαφορετική για κάθε ουράνιο σώμα (για κάθε πλανήτη) και είναι το χαρακτηριστικό του. Για τη Γη, η δεύτερη ταχύτητα διαφυγής είναι 11,2 km/s. Ένα σώμα που έχει τέτοια ταχύτητα κοντά στη Γη φεύγει από την περιοχή της Γης και γίνεται δορυφόροςΉλιος. Για τον Ήλιο, η δεύτερη κοσμική ταχύτητα είναι 617,7 km/s.

Η δεύτερη κοσμική ταχύτητα ονομάζεται παραβολική επειδή τα σώματα με δεύτερη κοσμική ταχύτητα κινούνται κατά μήκος παραβολή.

Παραγωγή τύπου

Για να λάβετε τον τύπο για τη δεύτερη κοσμική ταχύτητα, είναι βολικό να αντιστρέψετε το πρόβλημα - ρωτήστε τι ταχύτητα θα λάβει το σώμα στην επιφάνεια πλανήτες, αν πέσει πάνω του από άπειρο. Προφανώς, αυτή είναι ακριβώς η ταχύτητα που πρέπει να μεταδοθεί σε ένα σώμα στην επιφάνεια του πλανήτη για να το βγάλει πέρα ​​από τα όρια της βαρυτικής του επιρροής.

που είναι στα αριστερά κινητικόςΚαι δυνητικόςενέργεια στην επιφάνεια του πλανήτη (η δυνητική ενέργεια είναι αρνητική, αφού το σημείο αναφοράς λαμβάνεται στο άπειρο), στα δεξιά είναι το ίδιο, αλλά στο άπειρο (ένα σώμα σε ηρεμία στο όριο της βαρυτικής επιρροής - η ενέργεια είναι μηδέν) . Εδώ Μ- βάρος του σώματος δοκιμής, Μείναι η μάζα του πλανήτη, Rείναι η ακτίνα του πλανήτη, σολ - βαρυτική σταθερά , v 2 - η δεύτερη κοσμική ταχύτητα.

Επίλυση σχετικά v 2, παίρνουμε

Μεταξύ πρώτακαι δεύτερες κοσμικές ταχύτητες, υπάρχει μια απλή σχέση:

Το τετράγωνο της ταχύτητας διαφυγής είναι ίσο με το διπλάσιο του Νευτώνειου δυναμικού σε ένα δεδομένο σημείο (για παράδειγμα, στην επιφάνεια ενός πλανήτη):

Δεύτερη κοσμική ταχύτητα (ταχύτητα απελευθέρωσης) στην επιφάνεια ορισμένων ουράνιων σωμάτων

Ουράνιο σώμα			Ουράνιο σώμα	Μάζα (σε σχέση με τη μάζα της Γης	2η διαστημική ταχύτητα, km/s
Ερμής	0,055	4,3	Κρόνος	95,3	36,0
Αφροδίτη	0,82	10,22	Ουρανός	14,5	22,0
Γη	1	11,2	Ποσειδώνας	17,5	24,0
Άρης	0,108	5,0	φεγγάρι	0,0123	2,4
Ζεύς	318,3	61,0	Ο ήλιος	333 000	617,7
Σείριος Β	325 675	10 000	αστέρι νετρονίων	666 000	200 000
αστέρι κουάρκ	832 500	300 000	Μαύρη τρύπα	832 500 - 5,6*10 15	Απειρο

δείτε επίσης

Ίδρυμα Wikimedia. 2010 .

Δείτε τι είναι η "Παραβολική ταχύτητα" σε άλλα λεξικά:

Η ελάχιστη ταχύτητα που πρέπει να μεταδοθεί σε ένα σώμα μάζας m (για παράδειγμα, ένα διαστημόπλοιο) ώστε να μπορεί να υπερνικήσει τη βαρυτική έλξη ενός άλλου σώματος μάζας M m (για παράδειγμα, της Γης) και να κινηθεί κατά μήκος μιας παραβολικής τροχιάς φύγε για πάντα...... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

Δείτε τις κοσμικές ταχύτητες. Φυσική εγκυκλοπαίδεια. Σε 5 τόμους. Μόσχα: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. Αρχισυντάκτης A. M. Prokhorov. 1988... Φυσική Εγκυκλοπαίδεια

Η ελάχιστη ταχύτητα που πρέπει να μεταδοθεί σε ένα σώμα μάζας m (για παράδειγμα, ένα διαστημόπλοιο) ώστε να μπορεί να υπερνικήσει τη βαρυτική έλξη ενός άλλου σώματος μάζας M>> m (για παράδειγμα, της Γης) και να κινηθεί κατά μήκος ενός παραβολική τροχιά, για πάντα ... ... εγκυκλοπαιδικό λεξικό

παραβολική ταχύτητα- Parabolin greitis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Paraboline trajektorija judančio taško ar kūno greitis. ατιτικμενύς: αγγλ. παραβολική ταχύτητα vok. parabolische Geschwindigkeit, f rus. παραβολική ταχύτητα, f…… Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

παραβολική ταχύτητα- parabolinis greitis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. παραβολική ταχύτητα vok. parabolische Geschwindigkeit, f rus. παραβολική ταχύτητα, fpranc. vitesse parabolique, f … Fizikos terminų žodynas

Η ταχύτητα που πρέπει να κοινοποιηθεί σε ένα συγκεκριμένο σώμα (διαστημικός ανιχνευτής, ατμοσφαιρικό σωματίδιο κ.λπ.) ώστε, έχοντας ξεπεράσει τη βαρύτητα της Γης (Σελήνη, πλανήτης κ.λπ.), να απομακρυνθεί από αυτό κατά μήκος μιας παραβολικής τροχιάς. ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. μειώνεται με την απόσταση... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια