Меню

Почему спутники обращаясь вокруг земли под действием силы не падают

Почему спутники не падают

Прямо сейчас на орбите Земли расположено более 1000 искусственных спутников. Они выполняют самые разнообразные задачи и имеют различную конструкцию. Но объединяет их одно — спутники вращаются вокруг планеты и не падают.

Быстрое объяснение

На самом деле спутники постоянно падают на Землю из-за воздействия гравитации. Но они всегда промахиваются, т. к. имеют боковую скорость, заданную инерцией при запуске.

Вращение спутника вокруг Земли — это его постоянное падение мимо.

Развёрнутое объяснение

Если вы бросаете мяч в воздух, мяч возвращается обратно вниз. Это из-за гравитации — той же силы, которая удерживает нас на Земле и не дает улететь в открытый космос.

Спутники попадают на орбиту благодаря ракетам. Ракета должна разогнаться до 29 000 км/ч! Этого достаточно быстро, чтобы преодолеть сильное притяжение и покинуть атмосферу Земли. Как только ракета достигает нужной точки над Землей, она отпускает спутник.

Спутник использует энергию, полученную от ракеты, чтобы оставаться в движении. Это движение называется импульсом.

Но как спутник остается на орбите? Разве он не полетел бы по прямой в космос?

Не совсем. Даже когда спутник находится за тысячи километров, гравитация Земли все еще притягивает его. Притяжение Земли в сочетании с импульсом от ракеты заставляет спутник следовать круговой траектории вокруг Земли — орбите.

Когда спутник находится на орбите, он имеет идеальный баланс между импульсом и силой притяжения Земли. Но найти этот баланс довольно сложно.

Гравитация тем сильнее, чем ближе объект к Земле. И спутники, которые вращаются вокруг Земли, должны двигаться на очень высоких скоростях, чтобы оставаться на орбите.

Например, спутник NOAA-20 вращается всего в нескольких сотнях километров над Землей. Он должен путешествовать со скоростью 27 300 км/ч, чтобы оставаться на орбите.

С другой стороны, спутник NOAA GOES-East вращается вокруг Земли на высоте 35 405 км. Чтобы преодолеть гравитацию и остаться на орбите, ему нужна скорость около 10 780 км/ч.

Спутники могут оставаться на орбите в течение сотен лет, поэтому нам не нужно беспокоиться о том, что они упадут на Землю.

Источник

Элементарная физика: почему спутники не падают на Землю?

Сегодня мы можем выйти за пределы своего дома ранним утром или вечером и увидеть яркую космическую станцию, пролетающую над головой. Хотя космические путешествия стали обыденной частью современного мира, для многих людей космос и вопросы, связанные с ним, остаются загадкой. Так, например, многим людям непонятно, почему спутники не падают на Землю и не улетают в космос?

Элементарная физика

Если мы бросим мяч в воздух, он скоро возвратится на Землю, как и любой другой объект, как, например, самолет, пуля или даже воздушный шар.

Чтобы понять, почему космический корабль способен вращаться вокруг Земли, не падая, по крайней мере, при нормальных обстоятельствах, нужно провести мысленный эксперимент. Представьте, что вы находитесь на планете, похожей на Землю, но на ней нет воздуха и атмосферы. Нам нужно избавиться от воздуха, чтобы мы могли сделать нашу модель максимально простой. Теперь, вам придется мысленно подняться на вершину высокой горы с орудием, чтобы понять, почему спутники не падают на Землю.

Поставим эксперимент

Направляем ствол орудия ровно горизонтально и стреляем к западному горизонту. Снаряд вылетит из дула с огромной скоростью и направится на запад. Как только снаряд покинет ствол, он начнет приближаться к поверхности планеты.

Поскольку пушечный шар быстро продвигается на запад, он упадет на землю на некотором расстоянии от вершины горы. Если мы будем продолжать увеличивать мощность пушки, снаряд упадет на землю намного дальше от места выстрела. Поскольку наша планета имеет форму шара, каждый раз, когда пуля будет вылетать из дула, она будет падать дальше, потому что планета также продолжает вращаться вокруг своей оси. Вот почему спутники не падают на Землю под действием силы тяжести.

Поскольку это мысленный эксперимент, мы можем сделать выстрел пистолета более мощным. В конце концов, мы может вообразить ситуацию, в которой снаряд двигается с той же скоростью, что и планета.

На этой скорости, без сопротивления воздуха, которое его замедляет, снаряд будет продолжать вращаться вокруг Земли вечно, поскольку он будет непрерывно падать к планете, но Земля также будет продолжать падать с той же скоростью, как бы «ускользая» от снаряда. Это условие называется свободным падением.

На практике

В реальной же жизни, все не так просто, как в нашем мысленном эксперименте. Теперь мы должны иметь дело с сопротивлением воздуха, которое вызывает замедление скорости движения снаряда, в конечном итоге лишая его скорости, необходимой ей для того, чтобы оставаться на орбите и не падать на Землю.

Даже на расстоянии нескольких сотен километров от поверхности Земли все еще существует некоторое сопротивление воздуха, которое действует на спутники и космические станции и приводит к их замедлению. Это сопротивление в конечном итоге приводит к тому, что космический корабль или спутник попадают в слои атмосферы, где они обычно сгорают из-за трения с воздухом.

Если бы космические станции и другие спутники не имели ускорения, способного подтолкнуть их выше по орбите, все они безуспешно упали бы на Землю. Таким образом, скорость спутника регулируется таким образом, чтобы он падал на планету с той же скоростью, с которой планета по кривой движется по направлению от спутника. Вот почему спутники не падают на Землю.

Взаимодействие планет

Тот же процесс применим к нашей Луне, которая перемещается на орбите свободного падения вокруг Земли. Каждую секунду Луна приближается примерно на 0,125 см к Земле, но в то же время поверхность нашей сферической планеты смещается на то же расстояние, уклоняясь от Луны, поэтому относительно друг друга они остаются на своих орбитах.

Нет ничего волшебного в отношении орбит и такого явления, как свободное падение — они лишь объясняют, почему спутники не падают на Землю. Это просто сила тяжести и скорость. Но это невероятно интересно, впрочем, как и все остальное, связанное с космосом.

Источник

Вопрос 2 § 19 Физика 9 класс Перышкин Почему спутники не падают на Землю?

Помогите с правильным ответом.
Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?

Скорость спутников направлена по окружности и достаточно высока, поэтому они не падают на Землю под действием силы тяжести.

Привет. Выручайте с ответом по физике…
Поплавок со свинцовым грузилом внизу опускают
сначала в воду, потом в масло. В обоих ( Подробнее. )

Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. ( Подробнее. )

Среди предложений 21-29:
(21) И Митрофанов услышал в этом смехе и прощение себе, и даже какое-то ( Подробнее. )

Источник

Почему спутники не падают на Землю?

Когда я поступала в институт, обязательным условием было прохождения собеседования: все представители кафедр смотрят на тебя, задают вопросы и решают, куда тебя лучше направить.

Мне задали вопрос: почему спутники не падают на Землю.

А действительно, почему?

А они падают, только промахиваются.

Дело в том, что на спутники, как и на нас с Вами действует сила Земного притяжения. Которая не дает спутникам улететь в открытый космос.

Для простоты примем, что спутники движутся по круговой орбите. Для того, что бы вывести спутник на орбиту (самую низкую) надо сообщить ему первую космическую скорость — 7,9 км/с . Только при достижении этой скорости летательный аппарат может покинуть атмосферу Земли и выйти на орбиту.

Далее, с этой скоростью он начинает летать вокруг нашей Планеты.

И вот представьте, летит спутник с очень большой скоростью и на него действует сила притяжения Земли. И он бы и рад «поддаться» ей и упасть на Планету, но все мы знаем про инерцию: чем больше скорость — тем сложнее тормозить.

И этот спутник, имея скорость 7,9 км/с просто промахивается мимо планеты.

И продолжает свой путь в космической тишине, виток за витком.

Но спутники ведь падают

Да, спутники падают. Но это происходит, когда космический аппарат начинает «цеплять» верхние слои атмосферы и тормозить об них.

Для того, чтобы этого не происходило, орбиты спутников всегда корректируются двигателями.

Или же наоборот, их специально «опускают» на более низкую орбиту, чтобы он начал тормозить и терять скорость при взаимодействии с атмосферой.

И после такого торможения, его скорости уже не хватает, что бы пролететь Планету. И тогда космический аппарат входит в атмосферу, все больше замедляясь и направляясь к Земле.

Источник

§ 20. Искусственные спутники Земли. —

1. Приведите примеры (из области астрономии). Доказывающие, что при отсутствии сил сопротивления тело может неограниченно долго двигаться по замкнутой траектории, под действием силы меняющей направление скорости движения этого тела.

В безвоздушном космическом пространстве силы трения практически равны нулю, поэтому планеты, их спутники, кометы, астероиды и др. двигаются по замкнутым траекториям под действием сил всемирного тяготения (Земля вокруг Солнца, Луна вокруг Земли, комета Галлея вокруг Солнца и др.)

2. Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?

Скорость спутников направлена по окружности и достаточно высока, поэтому они не падают на Землю под действием силы тяжести.

3. Можно ли считать обращение спутника вокруг Земли свободным падением?

Так как обращение спутника вокруг Земли происходит по действием только силы тяжести, то такое движение можно считать свободным падением.

4. Что необходимо сделать с физическим телом, чтобы оно стало искусственным спутником Земли?

Чтобы физическое тело стало искусственным спутником Земли необходимо сообщить ему первую космическую скорость.

5. Выведите формулу для расчёта первой космической скорости спутника, движущегося по круговой орбите вблизи поверхности Земли.

6. Как движется спутник, обладающий первой космической скоростью? второй космической скоростью?

Спутник, обладающий точно первой космической скоростью будет двигаться вокруг Земли по круговой орбите. С увеличением скорости он будет двигаться по эллипсу. При достижении точно второй космической скорости по дуге параболы и при превышении этой скорости по гиперболе относительно Земли.

Упражнения.

1. Определите скорость искусственного спутника Земли, если он движется по круговой орбите на высоте 2600 км над поверхностью Земли. (Мз= 6*10 24 кг; Rз= 6,4 *10 6 м; G= 6,67* 10 -11 Н * м 2 /кг 2 ).


2. Если бы на круговую орбиту вблизи поверхности Луны был выведен искусственный спутник, то он двигался бы со скоростью 1,67 км/с. Определите радиус Луны, если известно, что ускорение свободного падения на её поверхности равно 1,6 м/с 2 .

Источник

Почему Луна не падает на Землю: пояснения

Почему Луна не падает на Землю? Наша планета обладает колоссальной силой притяжения, которую чувствует каждый человек. Неужели этой силы недостаточно, чтобы притянуть планету-спутник? Ученым удалось разгадать секреты Луны и дать ответ на этот вопрос.

Почему Луна не падает на Землю

Рассматривая на небосклоне спутник Земли, многие спрашивают себя, как происходит движение Луны по небу и почему она не падает на нашу планету?

Другие космические тела, а также космические аппараты часто падают. Какие же секреты есть у видимой нами планеты, вращается ли Луна и как ей удается удерживать свои позиции в космосе?

Земля и Луна связаны следующим образом:

  • Луна находится под действием силы притяжения — гравитационного поля Земли. Это та же сила не позволяет людям взлетать без специального оборудования. Однако при этом гравитация не притягивает Луну к нашей планете.
  • Дело в том, что спутник постоянно движется по собственной орбите вокруг Земли. Этот процесс сопряжен с возникновением другой силы — центробежной, отталкивающей светило от Земли.

Движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси

Чтобы это понять, достаточно представить аттракцион из луна-парка, в котором лодочки-карусели двигаются по кругу. Можно ли переместиться в центр карусели во время вращения? Не выйдет: человек почувствует сильное отталкивание, как от давления в грудь или сильного ветра. Такой же эффект испытывает Луна во время движения вокруг Земли.

Или, например, что будет, если мячик толкать сразу в две разные стороны? Он не сдвинется с места. Вот так же и силы, притягивающие и отталкивающие Луну, находятся в равновесии и помогают ей в течение миллионов оставаться на своей «дорожке».

В то время как многие думают, что Луна приближается к Земле, на самом деле Луна отдаляется от Земли на 3–4 см каждый год. Траекторию движения нашего спутника описывают как спираль, которая медленно раскручивается. Происходит это по нескольким причинам.

Почему звезды светятся и почему их не видно днем

Планета Земля и ее спутник: Freepick

Во-первых, из-за воздействия главной звезды Солнечной системы (Солнца). Она действует на Луну как магнит, причем сила воздействия больше той, какую на свой спутник оказывает Земля. Рассмотрим этот процесс подробнее:

  • Луна — спутник, самый близкий к Солнцу. Главная звезда нашей Галактики обладает мощной силой — магнитным полем. Оно в несколько раз превышает силу Земли и притягивает к себе Луну.
  • Упасть на Солнце Луна не может. Ее вращение происходит и вокруг Земли, и вместе с планетой вокруг Солнца. При этом возникает все та же центробежная сила, которая направлена на отталкивание Луны и компенсацию притяжения Солнца.

Кроме того, удаление Луны — следствие так называемого приливного ускорения. Его смысл таков:

Парад планет: что это, чего ожидать от явления

  • Земля совершает поворот вокруг своей оси в течение суток, а Луне требуется на такое вращение 27,3 суток.
  • Вслед за быстрее вращающейся Землей увлекается и медленно летящая Луна, то есть Земля передает спутнице часть собственной энергии движения.
  • Эта энергия служит для Луны ускорителем, который поднимает ее орбиту.

Может ли однажды остаться Земля без Луны? Ученые на этот вопрос отвечают отрицательно, и вот почему:

  • Забирая у Земли энергию вращения, Луна притормаживает планету.
  • По этой причине вращение Земли вокруг своей оси несколько замедляется, и происходит подъем геостационарной орбиты (той орбиты, на которой Луна двигается со скоростью, равной скорости вращения Земли).
  • Через много тысяч лет такой процесс приведет Луну на геостационарную орбиту и синхронизирует с нашей планетой, то есть планеты будут повернуты друг к другу лишь одной стороной.
  • В этом устойчивом состоянии Земля с Луной пробудут миллиарды лет. Нарушить взаимное вращение сможет Солнце или другой объект. Тогда спутник упадет.

Магнитные бури: что это, как они влияют на человека

Действие физических сил (притяжения и отталкивания) — главная причина, почему планеты не падают. Только остановка движения космического объекта или механизма приводит к его падению.

Почему на Землю падают небесные тела

В космосе наряду с планетами и звездами есть различные объекты:

  • Похожие на планеты, но гораздо более скромные по размерам тела, называют астероидами. Они двигаются вокруг Солнца по своим орбитам (траекториям), у некоторых бывают спутники.
  • Космической пылью называют мельчайшие частички вещества, которые расположены в пространстве Вселенной.
  • Объекты средних величин с размерами от 0,1 мм до 10–30 м называют метеороидами. Они рассредоточиваются в пространстве, двигаются по произвольным или относительно стабильным траекториям. Иногда образуют скопления — рои.

Ретроградный Меркурий: что о нем надо знать

Когда такие метеороиды попадают в гравитационное поле Земли, то это меняет их траекторию движения — их притягивает к поверхности.

Отметим, что движение космических тел происходит на огромных скоростях. На входе в атмосферу цифры колеблются от 11 до 72 км/с. При трении о воздух они загораются и начинают светиться. Большинство метеороидов сгорает, не достигнув поверхности, крупные постепенно замедляются и остывают.

Дождь из метеоров: Freepick

То, что с ними произойдет дальше, определяется массой, начальной скоростью, углом входа в атмосферу:

  1. Если космическое тело красочно сгорит в атмосфере, то его назовут метеор (или болид).
  2. При неоднородной, неустойчивой внутренней структуре оно может взорваться в воздухе, а на Землю попадут лишь обломки. Это так называемый метеоритный дождь.
  3. Если космическое тело успеет затормозить, то его траектория изменится, оно упадет на поверхность планеты. Это будет метеорит.
  4. Крупные космические тела на больших скоростях (2–4 км/с) при столкновении с поверхностью Земли производят мощные взрывы с образованием метеоритных кратеров (астроблем). В процессе выветривания они постепенно разрушаются.

Есть ли жизнь на других планетах: научные обоснования

В среднем в течение суток на Землю попадает примерно 5–6 тонн метеоритного вещества, о есть за год около 2000 тонн. Но большая часть сгорает в атмосфере, не достигнув поверхности нашей планеты. Многие падают в океаны или приземляются в малонаселенных областях. Очень редко метеорит падает в населенной местности, и у этого события оказывается много свидетелей.

Что происходит с космическими объектами, которые в космос запускают люди? Эти искусственные спутники должны вращаться вокруг планеты на четко заданной скорости и расстоянии, чтобы удерживаться на собственной орбите. На больших скоростях они будут вырываться из гравитационного поля и улетать во Вселенную, а на меньших — сойдут с орбиты и упадут вниз.

Есть ли жизнь на Марсе: пояснения, теории

Для последнего варианта развития событий есть множество причин. Скорость передвижения спутников замедляют:

  • вещества, которые проникают на большие высоты из атмосферы Земли;
  • солнечный ветер, то есть частички, которые попадают в космос с Солнца;
  • гравитационная сила Земли и прочих небесных тел.

К падению таких аппаратов приводят просчеты ученых, которые их проектируют.

Но что бы ни происходило с рукотворными объектами, в Луне можно не сомневаться: она на Землю точно не упадет. Зная о том, почему Луна не падает на Землю, остается только восхититься тем, как точно и умело создано все в природе.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Источник

Читайте также:  Если бы не было магнитного поля земли сочинение