Як досягти першої космічної швидкості
Першою космічною швидкістю володіє тіло, виведене на кругову орбіту планети і є, по суті, її супутником. Долаючи силу тяжіння, воно буде рухатися горизонтально над поверхнею планети, не падаючи і не знижуючи траєкторії.
1
Розглянемо об`єкт, вже є штучним супутником Землі, тобто здійснює рух по колу. Такий рух не є ні рівномірним, ні равнопеременное. У кожен момент часу вектор швидкості v спрямований по дотичній, а вектор прискорення a - до центру планети. Природно, що під час руху ці вектори постійно змінюють напрямки. Але модулі величин зберігаються незмінними.
2
Зручно розглянути рух тіла відносно Землі, тобто в неінерціальної системи відліку. У цьому випадку на тіло діють вже дві сили: сила тяжіння, яка прагне «схлопнуться» тіло з Землею, і відцентрова, як би виштовхує в зовнішнє середовище. Згадайте, як вас «виносить», коли ви катаєтеся на каруселі. Отже, оскільки супутник не падає і рухається з постійною за модулем швидкістю, треба прийняти рівність двох цих мул.
3
Сила тяжіння, спрямована «всередину», обчислюється по гравітаційному закону: F (тяг) = GMm / R ^ 2, де G - гравітаційна стала, M - маса планети, m - маса супутника, R - радіус планети. Відцентрова сила пов`язана з відцентровим прискоренням і масою тіла: F (центр) = ma, при цьому саме прискорення може бути розраховане як a = (v ^ 2) / R. Тут v - шукана швидкість, перша космічна. Таким чином, сумарне рівняння має вигляд: GMm / R ^ 2 = m (v ^ 2) / R. Звідси легко висловити швидкість: v = (GM / R).
4
Підставивши в результат все відомі числові дані, ви отримаєте, що перша космічна швидкість Землі становить v = 7,9 км / с. Космічні швидкості можуть бути обчислені також і для інших планет і небесних тіл. Так, для Місяця це 1,680 км / с. Цікаво зауважити, що від маси самого супутника космічна швидкість ніяк не залежить, хіба що габаритному об`єкту буде потрібно більше палива для досягнення оной.
5
Зібрана як конструктор, космічна ракета складається з декількох рівнів. Кожна із ступенів оснащена власним двигуном і запасом палива. Перший ступінь, найбільш важка, має найпотужніший двигун з максимальним об`ємом паливного бака. Саме завдяки їй ракета набирає необхідний розгін. Після того як пальне рівня буде витрачено, ступінь «відстібається». Так можна дуже сильно заощадити на перевезенні порожніх контейнерів. Потім включаються в роботу такі рівні, а останній винесе апарат на орбіту, де той зможе досить довго літати без будь-яких паливних витрат.
Статті за темою "Як досягти першої космічної швидкості"
Оцініть, будь ласка статтю