Termini
Eksāmena indikatori
Videolekcijas
Par
Masas ietekme uz orbitālo ātrumu
Apskatīt video Khan Academy platformā:
Impact of mass on orbital speed
⛶
Transkripts:
LV
EN
Rādīt subtitrus:
00:00
- [Instruktors] Satelīts ar masu mazais m riņķo ap Zemi
00:03
ar rādiusu lielais R un ātrumu v nulle, kā parādīts zemāk.
00:07
Tā masa ir mazais m.
00:09
Aerokosmiskais inženieris nolemj palaist otru satelītu,
00:12
kura masa ir divreiz lielāka, tajā pašā orbītā.
00:15
Tā pati orbīta, tātad šis rādiuss joprojām
00:18
būs lielais R.
00:19
Un šim satelītam, otrajam satelītam,
00:22
ir masa 2m.
00:25
Zemes masa ir M.
00:27
Šī ir Zeme, lielais M.
00:29
Kāds ir smagākā satelīta ātrums, mazais v,
00:32
izteikts ar v nulle?
00:33
Un ātrumu tu vari uzskatīt par ātruma vektora moduli,
00:36
tāpēc to apzīmē ar mazo burtu v,
00:38
bez vektora simbola virs tā.
00:39
Tas, ko mēs mēģinām noskaidrot,
00:42
ir tā ātruma modulis, lai tas noturētos orbītā.
00:44
Ar ko būs vienāds mazais v?
00:48
Apturi šo video un pamēģini to izrēķināt
00:50
pats.
00:51
Labi, lai to atrisinātu, atceries galveno iemeslu,
00:54
kāpēc kaut kas paliek orbītā, nevis vienkārši pārvietojas
00:58
pa taisnu līniju kosmosā, ir tas, ka pastāv
01:01
nemainīga moduļa centrtieces paātrinājums,
01:05
vērsts uz Zemes centru, kas turpina griezt,
01:08
varētu teikt, satelītu pa šo riņķveida trajektoriju.
01:12
Un no citiem video mēs zinām, ka modulis
01:15
mūsu centrtieces paātrinājumam būs vienāds
01:18
ar mūsu ātruma moduli,
01:20
un es izmantošu šo pirmo satelītu,
01:22
tātad tā ātruma modulis kvadrātā, dalīts
01:25
ar mūsu rādiusu, kas šajā gadījumā ir lielais R.
01:30
Bet kas nosaka mūsu centrtieces paātrinājumu?
01:34
Mēs varam izmantot Ņūtona vispasaules gravitācijas likumu.
01:38
Ja mēs domājam par gravitācijas spēka moduli,
01:43
tas būs vienāds ar G,
01:46
kas ir universālā gravitācijas konstante,
01:49
reizinātu ar abu masu reizinājumu,
01:51
starp kurām darbojas spēks,
01:53
tātad reizinājumu no Zemes masas, lielais M,
01:55
un šī satelīta masas.
01:58
Pagaidām es pievērsīšos šim satelītam,
01:59
dalītu ar attālumu starp to masas centriem
02:04
kvadrātā.
02:05
Šajā gadījumā tas ir R, lielais R, kvadrātā.
02:08
Un, ja tu gribētu iegūt centrtieces paātrinājumu,
02:11
tev vienkārši spēks būtu jādala ar masu.
02:14
Atceries no otrā Ņūtona likuma,
02:16
mēs zinām, ka F = ma.
02:20
Ja mēs runājam par centrtieces paātrinājumu,
02:22
to izraisa gravitācijas spēks.
02:26
Un, ja tu gribi aprēķināt centrtieces paātrinājumu,
02:29
vienkārši abas puses dali ar m.
02:33
Tātad mūsu centrtieces paātrinājums šeit,
02:35
ja tu dali mūsu gravitācijas spēku ar mazo m,
02:39
ar satelīta masu,
02:40
mūsu centrtieces paātrinājums būs
02:42
universālā gravitācijas konstante, reizināta ar Zemes masu,
02:45
dalīta ar rādiusu kvadrātā.
02:48
Mēs varam ņemt šo un ievietot
02:51
to atpakaļ šeit un aprēķināt
02:53
mūsu ātruma moduli.
02:56
Sanāks, ka universālā
02:59
gravitācijas konstante, reizināta ar Zemes masu,
03:01
dalīta ar rādiusu kvadrātā, ir vienāda ar
03:05
mūsu ātruma moduli jeb ātrumu kvadrātā,
03:07
dalītu ar lielo R.
03:10
Tagad var abas puses reizināt ar R,
03:12
un es arī samainīšu puses vietām,
03:14
un sanāks, ka v nulle kvadrātā būs
03:17
vienāds ar lielais G reiz lielais M dalīts ar R.
03:21
Vai, ja tu izvelc kvadrātsakni no abām pusēm,
03:22
tu iegūsti, ka v nulle ir vienāds ar kvadrātsakni no
03:27
universālās gravitācijas konstantes,
03:30
reizinātas ar Zemes masu, dalītas ar attālumu
03:33
starp masas centriem.
03:35
Interesanti ir tas, ka,
03:36
mēs redzam, ka šis ātrums, kas nepieciešams, lai uzturētu šo orbītu,
03:41
nekādā veidā nav atkarīgs no šī satelīta masas.
03:45
Es neredzu mazo m nekur šajā izteiksmē
03:49
labajā pusē.
03:50
Un, tā kā tas nav atkarīgs no masas
03:54
objektam, kas atrodas orbītā,
03:56
ja tu dubulto masu, ja tu pārej no mazā m
03:59
uz 2m,
04:01
tas nemaina nepieciešamo orbitālo ātrumu.
04:05
Kāds ir smagākā satelīta ātrums v,
04:07
izteikts ar v nulle?
04:08
Tas būs tāds pats.
04:10
Mēs varam rakstīt, ka v ir vienāds ar v nulle.
04:13
Nav svarīgi, ko tu dari ar masu šeit,
04:15
tev būs nepieciešams tāds pats orbitālais ātrums.