Билет № 10.
Движение искусственных спутников Земли (ИСЗ). Вывод формулы первой космической скорости.
Первый в истории ИСЗ был запущен в России 4 октября 1957 года.
Вычислим, какой скоростью должны обладать ИСЗ, чтобы он двигался по круговой орбите на высоте h над поверхностью Земли.
На больших высотах воздух сильно разрежен и оказывает незначительное сопротивление, движущимся телам, т. е. можно считать, что на спутник действует только гравитационная сила, направленная к центру Земли: F = G
Эта сила сообщает спутнику центростремительное ускорение: =
По 2-ому Закону Ньютона: = = =
Приравняем 1-ую и 2-ую формулы: = => *(R+h)=GM =
Первая космическая скорость:
-
Это скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно стало спутником планеты.
-
Это скорость, с которой происходит движение тела по круговой орбите под действием силы всемирного тяготения.
У поверхности Земли (h = 0) 1-ая космическая скорость записывается:
= g = G G =
Значит: = = = = 7.8 км/сек≈8 км/сек – 1-ая космическая скорость д для Земли у её поверхности.
Скорость ИСЗ зависит:
-
От его высоты над поверхностью Земли (чем больше эта высота, тем с меньшей скоростью спутник будет двигаться по круговой орбите, т. е. U ~ ).
-
Скорость не зависит от массы спутника, т. е. спутником может стать любое тело, любой массы, если ему сообщить на данной высоте скорость, перпендикулярную радиусу Земли, а величина скорости определяется по формуле = .
Вторая космическая скорость ( - наименьшая скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно, преодолев гравитационное притяжение Земли, удалилось от неё на бесконечно большое расстояние: = 11.2 км/сек
R
Земля
Билет № 11.
Сила трения. Природа силы трения. Виды силы трения. Формула для нахождения силы трения. Коэффициент трения. Законы трения в жидкостях и газах.
Силы трения имеют электромагнитную природу, т. е. в основе сил трения лежат электрические силы взаимодействия молекул.
Отличие сил трения от гравитационных сил и сил упругости:
-
Силы трения зависят от скорости движения тел, относительно друг друга.
-
Главное чем отличаются силы трения от сил упругости – это разрыв молекул. При возникновении сил упругости разрыва не происходит, поэтому силы трения зависят от скорости, а силы тяготения и силы упругости зависят от координат тела.
Трение:
-
Внешнее – взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению (брусок и наклонная плоскость):
-
Сухое – трение между поверхностями двух соприкасающихся твёрдых тел, при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки:
-
-
Трение покоя – трение при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел.
-
Трение скольжения – трение, при относительном движении соприкасающихся тел.
-
Трение качения – одно тело катится по поверхности другого.
-
Жидкое – трение между поверхностью твёрдого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой тело движется (лодка в речке).
-
Внутреннее – трение, проявляющееся между частями одного и того же тела.
Сила трения покоя – сила, действующая на данное тело, со стороны соприкасающегося с ним другого тела вдоль поверхности соприкосновения тел, в случае, когда тела покоятся друг относительно друга. Сила трения покоя равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к телу параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом.
Сила трения покоя изменяется от нуля до максимального значения. Максимальное значение силы трения покоя, при котором скольжение ещё не наступает, называется максимальной силой трения покоя.
= µ N , где N – сила реакции опоры, µ - коэффициент пропорциональности/трения, получен экспериментальным путём.
µ зависит:
-
От материала, из которого изготовлены соприкасающиеся поверхности
-
От качества обработки их поверхностей.
μ не зависит:
-
От площади соприкасающихся поверхностей
-
От наличия между телами инородных веществ.
При увеличении силы, сила трения покоя переходит в силу трения скольжения.
Сила трения скольжения зависит от:
-
Силы реакции опоры.
-
Материала соприкасающихся тел и состояния их поверхностей.
-
Относительной скорости движения тел.
Сила трения скольжения направлена в противоположную сторону от скорости соприкасающихся тел.
При малых скоростях: ≈ = μN
<
Сила трения качения зависит:
-
От радиуса катящегося тела.
-
От силы реакции опоры.
-
От качества соприкасающихся поверхностей.