Yer çekimine kapılmış

Dünya insanlığın evidir, beşiğidir. Ancak yakın zamana kadar burası aynı zamanda onun hapishanesiydi. Görünüşünü şekillendiren kuvvet, yerçekimi kuvveti, adamı gezegende tuttu ve ona başının üstünde parlayan dünyalara gitme fırsatı vermedi. İlk kaçış hızı yakın zamana kadar onun için ulaşılamazdı.

Bir taşı sert bir şekilde atarsanız, hızı yer çekimini yenmeye yetmeyecek ve sonunda onu kendine doğru çekecektir. Ancak hayali bir taşı ne kadar sert atarsanız hızı o kadar artacak ve yer çekimi kuvvetini de o kadar dengeleyecektir. Sonunda taşın Dünya'ya sonsuz bir şekilde düşmeye başladığı an gelecek - ilk kozmik hıza ulaşacak. Bu, bir ipe ağırlık bağlanıp onu daire şeklinde döndürmekle açıklanabilir. Halat, yerçekimi görevi görecek, yükün düz bir çizgide ve düzgün bir şekilde hareket etmesini önleyecek ve bunun yerine, ipi tutan elin merkezinde bir daire şeklinde hareket etmesine neden olacaktır.

Sonsuz bir düşüşte

Gök cisimleri olduğundan farklı ağırlıklar ve yoğunluk, her birinin yüzeyindeki ilk kaçış hızı farklı olacaktır. Basitçe yerçekimi ivmesi ile yarıçapın çarpımının karekökü olarak hesaplanır. gök cismi. Dünya için, bir cismin etrafındaki yörüngede hareket etmeye başladığı minimum hız dünyanın yüzeyi 7,9 km/s'dir. Nasıl daha fazla yükseklik Dünyanın üstünde, bu hız o kadar düşük. Sonsuz bir düşüş sırasında vücudun ve üzerindeki veya içindeki tüm nesnelerin ağırlığı sıfıra eşit; ağırlıksızlık durumunun başladığını söylüyorlar. Ancak aynı zamanda nesnelerin kütlesi değişmeden kalır.

Roketle kurtuluş

20. yüzyılın 50'li yıllarının ortalarına kadar ne insanın kas gücü ne de hayvanların, buharın veya motorların enerjisi içten yanmalı hareket ettikleri araçları uygun hıza çıkaramadılar. Ancak hâlâ içeride XIX sonu yüzyılda, Rus mucit ve kendi kendini yetiştirmiş bilim adamı Konstantin Tsiolkovsky, yörünge uçuşunun ilk kozmik hızına, itme gücü için jet itme kuvveti kullanan bir uçak, yani bir roket tarafından ulaşılabileceğini matematiksel olarak kanıtladı. Motoru ne kadar güçlü olursa, yakıtı da o kadar iyi olur ve tasarımı ne kadar hafif olursa o kadar yüksek hızlara ulaşabilir.

İnsanlık tarihinde ilk kez ilk kaçış hızı, en basit kıtalararası uyduya iletildi balistik füze R-7, SSCB'de yaratıldı. İlk uydunun fırlatıldığı gün - 4 Ekim 1957 - ilk gün olarak kabul edilir. Uzay çağı insanlık. Bugün alçak Dünya yörüngesinde 10 binden fazla çalışan ve çalışmayan uzay aracı, roket aşamaları, bileşen ve parçalarının yanı sıra uzay enkazı da bulunmaktadır. Ağırlığın kendisi küçük uydu ancak 10 kg'a ulaşıyor, en büyüğü olan Uluslararası Uzay İstasyonunun ağırlığı 417 tonu aşıyor.

...ve uzak uzayda

Eğer arttırırsan yörünge hızı Dünya'ya yakın yörüngenin kapalı elipsi Dünya'ya göre bir parabol veya hiperbole dönüşene kadar, o zaman uzay aracı gezegenlerin ve diğer gök cisimlerinin Güneş etrafındaki hareketi ile aynı olan ikinci bir kozmik hız kazanacaktır. Bu durumda uzay aracı yörüngeye girecek yapay uydu Güneş. Hızda daha fazla bir artış aşılacak yerçekimi çekimi yıldızımız ve üçüncü kozmik hıza ulaşan uzay aracı, Samanyolu galaksimizin merkezi etrafında dönerek yıldızlararası bir yolculuğa çıkacak.

“Düzgün ve düzensiz hareket” - t 2. Düzensiz hareket. Yablonevka. L 1. Üniforma ve. L2. t 1. L3. Chistoozernoe. 3. Düzgün hareket. =.

"Eğrisel hareket" - Merkezcil ivme. BİR CİSİMİN ÜNİFORM ÇEVRE HAREKETİ Ayırt Edici: - eğrisel hareket sabit modül hızıyla; - ivmeli hareket, çünkü hız yön değiştirir. Merkezcil ivmenin ve hızın yönü. Bir daire içindeki bir noktanın hareketi. Bir cismin daire içinde sabit mutlak hızla hareketi.

“Cisimlerin düzlemde hareketi” - Bilinmeyen miktarların elde edilen değerlerini değerlendirin. Sayısal verileri çözüme yerleştirin genel görünüm, hesaplamalar yapın. Üzerinde etkileşim halindeki gövdeleri gösteren bir çizim yapın. Bedenlerin etkileşiminin analizini yapın. Ftr. Vücut hareketi eğik düzlem sürtünme olmadan. Eğik bir düzlemde bir cismin hareketinin incelenmesi.

“Destek ve hareket” - Bize ulaşın ambulans hastayı getirdi. İnce, kambur, güçlü, güçlü, şişman, beceriksiz, hünerli, solgun. Oyun durumu"Doktorlar Konseyi". Alçak bir yastıkla sert bir yatakta uyuyun. “Vücut desteği ve hareket. Doğru duruşu koruma kuralları. Ayakta dururken doğru duruş. Çocuk kemikleri yumuşak ve elastiktir.

"Uzay Hızı" - V1. SSCB. Bu yüzden. 12 Nisan 1961 Mesaj dünya dışı uygarlıklar. Üçüncü kaçış hızı. Voyager 2'de bilimsel bilgilerin yer aldığı bir disk bulunmaktadır. Dünya yüzeyindeki ilk kaçış hızının hesaplanması. Uzaya ilk insanlı uçuş. Voyager 1'in yörüngesi. Düşük hızda hareket eden cisimlerin yörüngesi.

“Vücut dinamikleri” - Dinamiklerin temelinde ne yatıyor? Dinamik, cisimlerin hareketinin nedenlerini inceleyen mekaniğin bir dalıdır ( maddi noktalar). Newton yasaları yalnızca eylemsizlik sistemleri geri sayım. Newton'un birinci yasasının karşılandığı referans sistemlerine eylemsizlik denir. Dinamik. Newton yasaları hangi referans çerçevelerinde geçerlidir?

Toplamda 20 sunum var

İster taş, ister bir kağıt parçası, ister basit bir tüy olsun, fırlatılan herhangi bir nesne er ya da geç dünyanın yüzeyine çıkar. Aynı zamanda yarım asır önce uzaya bir uydu fırlatıldı. uzay istasyonu ya da Ay sanki gezegenimizden hiç etkilenmiyormuş gibi yörüngesinde dönmeye devam ediyor. Bu neden oluyor? Ay neden Dünya'ya düşme tehlikesiyle karşı karşıya değil ve Dünya neden Güneş'e doğru ilerlemiyor? Gerçekten evrensel yerçekiminden etkilenmiyorlar mı?

İtibaren okul kursu fizikçiler evrensel yerçekiminin her şeyi etkilediğini biliyoruz. malzeme gövdesi. O halde yerçekiminin etkisini etkisiz hale getiren bir kuvvetin olduğunu varsaymak mantıklı olacaktır. Bu kuvvete genellikle merkezkaç kuvveti denir. Etkisi, ipliğin bir ucuna küçük bir ağırlık bağlanıp daire şeklinde çözülerek kolayca hissedilebilir. Üstelik dönüş hızı ne kadar yüksek olursa ipliğin gerginliği de o kadar güçlü olur ve yükü ne kadar yavaş döndürürsek o kadar fazla olur. daha muhtemel düşeceğini.

Böylece “kozmik hız” kavramına çok yaklaşmış oluyoruz. Kısaca herhangi bir cismin bir gök cisminin yer çekimini yenmesini sağlayan hız olarak tanımlanabilir. Rol bir gezegen, onun veya başka bir sistem olabilir. Yörüngede hareket eden her nesnenin kaçış hızı vardır. Bu arada, yörüngenin boyutu ve şekli, söz konusu nesnenin motorlar kapatıldığında aldığı hızın büyüklüğüne ve yönüne ve bu olayın meydana geldiği rakıma bağlıdır.

Dört tür kaçış hızı vardır. Bunlardan en küçüğü ilkidir. Bu, dairesel bir yörüngeye girebilmesi için sahip olması gereken en düşük hızdır. Değeri aşağıdaki formülle belirlenebilir:

V1=√μ/r, burada

µ - yermerkezli yerçekimi sabiti (μ = 398603 * 10(9) m3/s2);

r, fırlatma noktasından Dünya'nın merkezine olan mesafedir.

Gezegenimizin şeklinin mükemmel bir küre olmaması nedeniyle (kutuplarda hafifçe düzleşmiş gibi görünüyor), merkezden yüzeye olan mesafe ekvatorda en fazladır - 6378.1. 10(3) m ve en küçüğü kutuplarda - 6356.8. 10(3) m alırsanız. ortalama değer- 6371. 10(3) m, o zaman V1'in 7,91 km/s'ye eşit olduğunu elde ederiz.

Daha fazla kaçış hızı aşılacak bu değer, Dünya'dan uzaklaşarak yörünge ne kadar uzarsa daha uzun mesafe. Bir noktada bu yörünge kırılacak, parabol şeklini alacak ve uzay aracı uzayda ilerlemek üzere yola çıkacak. Gezegeni terk etmek için geminin ikinci bir kaçış hızına sahip olması gerekir. V2=√2μ/r formülü kullanılarak hesaplanabilir. Gezegenimiz için bu değer 11,2 km/s'dir.

Gökbilimciler, ev sistemimizdeki her gezegen için hem birinci hem de ikinci kaçış hızının ne olduğunu uzun zamandır belirlediler. µ sabitini fM çarpımı ile değiştirirseniz yukarıdaki formüller kullanılarak kolayca hesaplanabilirler; burada M, ilgilenilen gök cisminin kütlesidir ve f, yer çekimi sabiti(f= 6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).

Üçüncü kozmik hız, herkesin Güneş'in yerçekiminin üstesinden gelmesine ve yerli yerini terk etmesine olanak tanıyacak. güneş sistemi. Güneşe göre hesaplarsanız 42,1 km/s değerini elde edersiniz. Ve Dünya'dan güneş yörüngesine girebilmek için 16,6 km/s hıza çıkmanız gerekecek.

Ve son olarak dördüncü kaçış hızı. Onun yardımıyla galaksinin yerçekiminin üstesinden gelebilirsiniz. Büyüklüğü galaksinin koordinatlarına bağlı olarak değişir. Bizim için bu değer (Güneş'e göre hesaplanırsa) yaklaşık 550 km/s'dir.

« Fizik - 10. sınıf"

Sorunları çözmek için kanunları bilmeniz gerekir evrensel yerçekimi Newton kanunu ve iletişim doğrusal hız gezegenler etrafında devrim dönemleri olan bedenler. Lütfen uydunun yörüngesinin yarıçapının her zaman gezegenin merkezinden ölçüldüğünü unutmayın.

Görev 1.

Güneş'in ilk kaçış hızını hesaplayın. Güneş'in kütlesi 2 10 30 kg, çapı 1,4 10 9 m'dir.

Çözüm.

Uydu, tek bir kuvvet olan yerçekiminin etkisi altında Güneş'in etrafında hareket eder. Newton'un ikinci yasasına göre şunu yazıyoruz:

Bu denklemden ilk kaçış hızını, yani bir cismin uydu olabilmesi için Güneş'in yüzeyinden fırlatılması gereken minimum hızı belirleriz:

Görev 2.

Bir uydu, yüzeyinden 200 km uzaklıktaki bir gezegenin etrafında 4 km/s hızla dönmektedir. Yarıçapı Dünya'nın iki yarıçapına eşitse (Rpl = 2R 3) gezegenin yoğunluğunu belirleyin.

Çözüm.

Gezegenler top şeklindedir ve hacmi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir, ardından gezegenin yoğunluğu

Satürn'ün Güneş etrafındaki devrim süresi 29,5 yıl ise, Satürn'den Güneş'e olan ortalama mesafeyi belirleyin. Güneş'in kütlesi 2 10 30 kg'dır.

Çözüm.

Satürn'ün Güneş'in etrafında dairesel bir yörüngede hareket ettiğine inanıyoruz. Daha sonra Newton'un ikinci yasasına göre şunu yazıyoruz:

burada m Satürn'ün kütlesidir, r Satürn'den Güneş'e olan mesafedir, M c Güneş'in kütlesidir.

Buradan Satürn'ün yörünge dönemi

Hız υ ifadesini denklem (4)'te değiştirerek şunu elde ederiz:

Son denklemden Satürn'den Güneş'e gerekli mesafeyi belirliyoruz:

Tablo verileriyle karşılaştırarak bulunan değerin doğru olduğundan emin olacağız.

Kaynak: “Fizik - 10. sınıf”, 2014, Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky ders kitabı

Dinamik - Fizik, 10. sınıf ders kitabı - Harika fizik

Uzunluk ve mesafe dönüştürücü Kütle dönüştürücü Toplu ve yiyecek hacmi dönüştürücü Alan dönüştürücü Hacim ve birim dönüştürücü mutfak tarifleri Sıcaklık Dönüştürücü Basınç, Gerilme, Young Modülü Dönüştürücü Enerji ve İş Dönüştürücü Güç Dönüştürücü Kuvvet Dönüştürücü Zaman Dönüştürücü Doğrusal Hız Dönüştürücü Düz Açılı Isıl Verim ve Yakıt Verimliliği Dönüştürücü Sayı Dönüştürücü çeşitli sistemler notasyonlar Bilgi miktarı ölçü birimlerinin dönüştürücüsü Döviz kurları Kadın giyim ve ayakkabı bedenleri Bedenler erkek giyim ve Ayakkabı Dönüştürücü açısal hız ve dönüş hızı Hızlanma dönüştürücü Dönüştürücü açısal ivme Yoğunluk Dönüştürücü Özgül Hacim Dönüştürücü Atalet Momenti Dönüştürücü Kuvvet Momenti Dönüştürücü Tork Dönüştürücü Dönüştürücü özgül ısı yanma (kütlece) Enerji yoğunluğu ve yakıtın özgül yanma ısısı dönüştürücüsü (hacimce) Sıcaklık farkı dönüştürücüsü Katsayı dönüştürücü termal genleşme Termal Direnç Dönüştürücü Dönüştürücü termal iletkenlik Dönüştürücü spesifik ısı kapasitesi Enerjiye Maruz Kalma ve Termal Radyasyon Güç Dönüştürücü Yoğunluk Dönüştürücü ısı akışı Isı Transfer Katsayısı Dönüştürücü Hacim Akış Dönüştürücü Kütle Akış Dönüştürücü Molar Akış Dönüştürücü Kütle Akış Yoğunluk Dönüştürücü Dönüştürücü molar konsantrasyon Dönüştürücü kütle konsantrasyonuçözümde Dinamik (mutlak) viskozite dönüştürücü Kinematik viskozite dönüştürücü Dönüştürücü yüzey gerilimi Buhar geçirgenliği dönüştürücü Buhar geçirgenliği ve buhar aktarım hızı dönüştürücü Ses seviyesi dönüştürücü Mikrofon hassasiyeti dönüştürücü Ses basıncı seviyesi (SPL) dönüştürücü Seçilebilir referans basıncına sahip ses basıncı seviyesi dönüştürücü Parlaklık dönüştürücü Işık yoğunluğu dönüştürücü Aydınlık dönüştürücü Çözünürlük dönüştürücü bilgisayar grafikleri Frekans ve dalga boyu dönüştürücü Optik güç diyoptri ve odak uzaklığı Diyoptri ve lens büyütmede optik güç (×) Dönüştürücü elektrik yükü Doğrusal Şarj Yoğunluğu Dönüştürücü Dönüştürücü yüzey yoğunluğuŞarj Dönüştürücü toplu yoğunlukŞarj Dönüştürücü elektrik akımı Doğrusal akım yoğunluğu dönüştürücü Yüzey akım yoğunluğu dönüştürücü Elektrik alan gücü dönüştürücü Dönüştürücü elektrostatik potansiyel ve voltaj dönüştürücü elektrik direnci Elektriksel Direnç Dönüştürücü Dönüştürücü elektriksel iletkenlik Elektriksel iletkenlik dönüştürücü Elektrik kapasitesiİndüktans Dönüştürücü American Wire Gauge Converter dBm (dBm veya dBm), dBV (dBV), watt ve diğer birimler cinsinden seviyeler manyetomotor kuvvet Gerilim dönüştürücü manyetik alan Dönüştürücü manyetik akı Manyetik indüksiyon dönüştürücü Radyasyon. Emilen doz hızı dönüştürücü iyonlaştırıcı radyasyon Radyoaktivite. Dönüştürücü radyoaktif bozunma Radyasyon. Maruz kalma dozu dönüştürücü Radyasyon. Absorbe Doz Dönüştürücü Ondalık Önek Dönüştürücü Veri Aktarımı Tipografi ve Görüntü İşleme Üniteleri Dönüştürücü Kereste Hacim Birimleri Dönüştürücü Hesaplama molar kütle Periyodik tablo kimyasal elementler D. I. Mendeleev

1 birinci kaçış hızı = saniyede 7899,9999999999 metre [m/s]

Başlangıç ​​değeri

Dönüştürülen değer

saniyede metre saatte metre dakikada kilometre saatte kilometre dakikada kilometre saniyede santimetre saatte santimetre saniyede milimetre saatte milimetre dakikada milimetre saatte ayak saatte ayak dakika başına ayak ikinci yarda başına saat yarda başına dakika yarda saniye başına mil saat başına mil dakika başına mil saniye başına mil düğüm (İngiltere) ışığın boşluktaki hızı birinci kaçış hızı ikinci kaçış hızı üçüncü kaçış hızı Dünyanın dönüş hızı Sesin hızı tatlı su ses hızı deniz suyu(20°C, derinlik 10 metre) Mach sayısı (20°C, 1 atm) Mach sayısı (SI standardı)

Termal verimlilik ve yakıt verimliliği

Hız hakkında daha fazla bilgi

Genel bilgi

Hız, kat edilen mesafenin bir ölçüsüdür belirli zaman. Hız olabilir skaler miktar ve vektör - bu, hareketin yönünü dikkate alır. Düz bir çizgide hareket hızına doğrusal, daire içinde ise açısal denir.

Hız ölçümü

Ortalama hız v kat edilen toplam mesafenin ∆'ye bölünmesiyle bulunur X Açık toplam süre ∆T: v = ∆X/∆T.

SI sisteminde hız saniyede metre cinsinden ölçülür. Saatte kilometre de yaygın olarak kullanılmaktadır. metrik sistem ve ABD ve İngiltere'de saatte mil. Büyüklüğe ek olarak yön de belirtildiğinde, örneğin saniyede 10 metre kuzeye doğru, o zaman hakkında konuşuyoruz vektör hızı hakkında.

İvmeyle hareket eden cisimlerin hızı aşağıdaki formüller kullanılarak bulunabilir:

• A, başlangıç ​​hızıyla sen∆ döneminde T, sonlu bir hıza sahiptir v = sen + A×∆ T.
• Birlikte hareket eden bir vücut sabit hızlanma A, başlangıç ​​hızıyla sen Ve terminal hızı v, sahip olmak ortalama hız ∆v = (sen + v)/2.

Ortalama hızlar

Işık ve ses hızı

Görelilik teorisine göre ışığın boşluktaki hızı, enerji ve bilginin gidebileceği en yüksek hızdır. Sabit ile gösterilir C ve eşittir C= Saniyede 299.792.458 metre. Madde ışık hızında hareket edemez çünkü bunun için sonsuz sayı imkansız olan enerji.

Sesin hızı genellikle ölçülür elastik ortam ve 20 °C sıcaklıkta kuru havada saniyede 343,2 metreye eşittir. Sesin hızı gazlarda en düşük, gazlarda ise en yüksektir. katılar X. Maddenin yoğunluğuna, elastikiyetine ve kayma modülüne (kayma yükü altında maddenin deformasyon derecesini gösterir) bağlıdır. Mach numarası M bir cismin sıvı veya gaz ortamındaki hızının bu ortamdaki ses hızına oranıdır. Aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

M = v/A,

Nerede A ortamdaki sesin hızıdır ve v- vücut hızı. Mach sayısı, uçak hızları gibi ses hızına yakın hızların belirlenmesinde yaygın olarak kullanılır. Bu değer sabit değildir; ortamın durumuna bağlıdır ve bu da basınca ve sıcaklığa bağlıdır. Süpersonik hız Mach 1'i aşan bir hızdır.

Araç hızı

Aşağıda bazı araç hızları verilmiştir.

• Turbofan motorlu yolcu uçağı: Yolcu uçağının seyir hızı saniyede 244 ila 257 metre arasındadır, bu da saatte 878-926 kilometreye veya M = 0,83-0,87'ye karşılık gelir.
• Yüksek hızlı trenler (Japonya'daki Shinkansen gibi): bu trenler maksimum hızlar saniyede 36'dan 122 metreye, yani saatte 130'dan 440 kilometreye.

Hayvan hızı

Bazı hayvanların maksimum hızları yaklaşık olarak şuna eşittir:

İnsan hızı

• İnsanlar saniyede yaklaşık 1,4 metre veya saatte 5 kilometre hızla yürüyor ve saniyede yaklaşık 8,3 metreye veya saatte 30 kilometreye varan hızlarda koşuyorlar.

Farklı hız örnekleri

Dört boyutlu hız

İÇİNDE klasik mekanik vektör hızı ölçülür üç boyutlu uzay. Buna göre özel teori göreliliğe göre uzay dört boyutludur ve hızın ölçümü aynı zamanda dördüncü boyutu yani uzay-zamanı da hesaba katar. Bu hıza dört boyutlu hız denir. Yönü değişebilir ama büyüklüğü sabit ve eşittir C yani ışık hızı. Dört boyutlu hız şu şekilde tanımlanır:

U = ∂x/∂τ,

Nerede X temsil etmek dünya çizgisi- vücudun hareket ettiği uzay-zaman eğrisi ve τ, dünya çizgisi boyunca aralığa eşit olan “uygun zaman”dır.

Grup hızı

Grup hızı, bir dalga grubunun yayılma hızını tanımlayan ve dalga enerjisi aktarım hızını belirleyen dalga yayılma hızıdır. ∂ olarak hesaplanabilir ω /∂k, Nerede k dalga numarasıdır ve ω - açısal frekans. k radyan/metre cinsinden ölçülür ve dalga salınımının skaler frekansı ω - radyan/saniye cinsinden.

Hipersonik hız

Hipersonik hız, saniyede 3000 metreyi aşan, yani ses hızından kat kat daha hızlı olan bir hızdır. Bu hızlarda hareket eden katı cisimler sıvıların özelliklerini kazanır, çünkü atalet sayesinde bu durumdaki yükler, diğer cisimlerle çarpışmalar sırasında bir maddenin moleküllerini bir arada tutan kuvvetlerden daha güçlüdür. Ultra yüksek hipersonik hızlarda çarpışan iki katı gaza dönüşür. Uzayda cisimler tam olarak bu hızda hareket eder ve uzay aracını tasarlayan mühendisler yörünge istasyonları ve uzay kıyafetleri, istasyon veya astronot arasında çarpışma olasılığını dikkate almalıdır. uzay enkazı ve diğer nesneler çalışırken uzay. Böyle bir çarpışmada kasa zarar görür uzay gemisi ve bir uzay giysisi. Ekipman geliştiricileri, uzay giysilerinin yanı sıra uzay aracının derisi ve yakıt depoları ve uzay aracı gibi diğer parçalarının ne kadar şiddetli etkilendiğini belirlemek için özel laboratuvarlarda hipersonik çarpışma deneyleri yürütüyorlar. güneş panelleri, güçlerini test ediyorlar. Bunun için uzay giysileri ve cilt darbelere maruz bırakılır. farklı nesnelerözel bir kurulumdan süpersonik hızlar saniyede 7500 metreyi aşıyor.