Движение тел под действием силы тяжести
Характеристика свободного падения с начальной скоростью, равной нулю. Понятие первой космической скорости как скорости, с которой происходит движение тела по круговой орбите под действием силы всемирного тяготения. Запуск искусственного спутника Земли.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.01.2015 |
| Размер файла | 168,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Движение тел под действием силы тяжести
Рассмотрим 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 (рис. 31).
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 , то ускорение свободного падения является его центростремительным ускорением:
. (11.1)
Отсюда первая космическая скорость равна
. (11.2)
Подставив в выражение (11.2) значение радиуса Земли и ускорения свободного падения у ее поверхности, получим, что первая космическая скорость для Земли . Эта скорость примерно в 8 раз больше скорости пули.
Первая космическая скорость для любого небесного тела также определяется выражением (11.2). Ускорение свободного падения на расстоянии от центра небесного тела можно найти, воспользовавшись вторым законом Ньютона и законом всемирного тяготения:
. (11.3)
Из выражений (11.2) и (11.3) получаем, что первая космическая скорость на расстоянии R от центра небесного тела массой M равна
(11.4)
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 (рис. 32). тяготение космический орбита спутник
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 скорости 11,2 км/с, называемой второй космической скоростью, эллипс превращается в параболу и космический корабль уходит от Земли в космическое пространство. При любых значениях скорости, превышающих 11,2 км/с, тело движется по кривой, называемой гиперболой, и покидает Землю (рис. 33).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Движение тела по эллиптической орбите вокруг планеты. Движение тела под действием силы тяжести в вертикальной плоскости, в среде с сопротивлением. Применение законов движения тела под действием силы тяжести с учетом сопротивления среды в баллистике.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.06.2011Законы движения планет Кеплера, их краткая характеристика. История открытия Закона всемирного тяготения И. Ньютоном. Попытки создания модели Вселенной. Движение тел под действием силы тяжести. Гравитационные силы притяжения. Искусственные спутники Земли.
реферат [339,9 K], добавлен 25.07.2010Описание движения твёрдого тела. Направление векторов угловой скорости и углового ускорения. Движение под действием силы тяжести. Вычисление момента инерции тела. Сохранение момента импульса. Превращения одного вида механической энергии в другой.
презентация [6,6 M], добавлен 16.11.2014Запись второго закона Ньютона в векторной и скалярной форме. Определение пути прохождения тела до остановки при заданной начальной скорости. Расчет времени движения данного тела, если под действием силы равной 149 Н тело прошло путь равный 200 м.
презентация [390,9 K], добавлен 04.10.2011Явление тяготения и масса тела, гравитационное притяжение Земли. Измерение массы при помощи рычажных весов. История открытия "Закона всемирного тяготения", его формулировка и границы применимости. Расчет силы тяжести и ускорения свободного падения.
конспект урока [488,2 K], добавлен 27.09.2010Динамические уравнения Эйлера при наличии силы тяжести. Уравнения движения тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки. Первые интегралы системы. Вывод уравнения для угла нутации в случае Лагранжа. Быстро вращающееся тело: псевдорегулярная прецессия.
презентация [422,2 K], добавлен 30.07.2013Последовательность проведения опыта, применяемое оборудование и материалы. Свободное падение как движение под действием силы тяжести, при отсутствии сопротивления воздуха. Первое исследование свободного падения тел ученым Галилеем, расчет ускорения.
презентация [544,7 K], добавлен 25.02.2014Изучение закона инерции, явления сохранения телом скорости движения, когда на него не действуют никакие силы. Характеристика инерционных систем отсчета, относительно которых тела движутся с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на них.
презентация [365,5 K], добавлен 12.01.2012Движение центра масс механической системы. Количество движения точки и импульс силы. Теорема об изменении количества движения механической системы. Движение точки под действием центральной силы. Закон сохранения кинетического момента механической системы.
презентация [533,7 K], добавлен 09.11.2013История открытия закона всемирного тяготения. Коэффициент пропорциональности как гравитационная постоянная. Сущность и особенности эксперимента Генри Кавендиша. Определение массы земли и планет. Анализ расчета первой и второй космической скорости.
презентация [205,8 K], добавлен 03.12.2013Уравнение Кеплера и движение вдоль орбиты. Задача двух тел: движение одного тела относительно другого и относительно центра масс. Формулировка ограниченной задачи трех тел. Движение в поле тяготения Земли. Условия появления искусственных спутников Земли.
презентация [447,3 K], добавлен 28.09.2013Изучение понятия "вес тела" - силы, с которой это тело действует на опору или подвес, вследствие действия на него силы тяжести. Обозначение и направление веса тела. Характеристика принципа работы и видов динамометров – приборов для измерения силы (веса).
презентация [465,2 K], добавлен 13.12.2010Основные понятия кинематики. Механическая система и материальная точка. Понятие абсолютного твердого тела. Поступательное и вращательное движение. Понятие средней и мгновенной скорости. Компоненты и проекции скорости. Кинематический закон движения.
презентация [5,2 M], добавлен 14.08.2013История открытия закона всемирного тяготения. Иоган Кеплер как один из первооткрывателей закона движения планет вокруг солнца. Сущность и особенности эксперимента Кавендиша. Анализ теории силы взаимного притяжения. Основные границы применимости закона.
презентация [7,0 M], добавлен 29.03.2011Баллистика движения материальной точки в случае нелинейной зависимости силы сопротивления от скорости. Зависимости коэффициента лобового сопротивления от числа Рейнольдса для шара и тонкого круглого диска. Расчет траектории движения и силы сопротивления.
статья [534,5 K], добавлен 12.04.2015Равномерное и ускоренное движение. Движение под углом к горизонту. Движение тела, брошенного горизонтально. Сила всемирного тяготения, криволинейное движение. Механика жидкостей и газов, электромагнитные колебания, молекулярно-кинетическая теория.
краткое изложение [135,9 K], добавлен 18.04.2010Теорема об изменении момента количества движения системы. Плоско-параллельное движение или движение свободного твердого тела. Работа сил тяжести, действующих на систему, приложенных к вращающемуся телу. Вращательное и плоско-параллельное движение.
презентация [1,6 M], добавлен 26.09.2013Рассмотрение предназначения и устройства машины Атвуда. Практическое закрепление понятий траектории, перемещения материальной точки, скорости и экспериментальное подтверждение законов Ньютона при проведении исследования свободного падения тел.
контрольная работа [124,2 K], добавлен 01.02.2010Изучение единиц выражения скорости и приборов, которыми она измеряется. Определение зависимости скорости от времени для двух тел, скорости при равномерном движении. Исследование понятий механического движения, тела отсчета, траектории и пройденного пути.
презентация [1,2 M], добавлен 12.12.2011Гравитационные, электромагнитные и ядерные силы. Взаимодействие элементарных частиц. Понятие силы тяжести и тяготения. Определение силы упругости и основные виды деформации. Особенности сил трения и силы покоя. Проявления трения в природе и в технике.
презентация [204,4 K], добавлен 24.01.2012
