Upload
others
View
24
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 1
Gravitacija
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 2
• Njutnov zakon gravitacije (kada su tela malih dimenzija u odnosu na
međusobno rastojanje između njih):
• Gravitaciono ubrzanje:
• Rad pri pomeranju tela mase 𝑚1 u gravitacionom polju tela mase 𝑚2 iz
položaja 𝑟1 u položaj 𝑟2:
• Potencijalna energija:
Osnovni pojmovi
2
21
r
mmF
2r
mg
21
21
21 ,11
rrrr
mmA
1
21p
r
mmE
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 3
• Z1. Veštački Zemljin satelit kreće se po kružnoj putanji. Odrediti:
a) odnos kinetičke i potencijalne energije satelita,
b) odnos ukupne i potencijalne energije satelita.
Rešenje:
a)
b)
Zadaci
r
M
r
Mm
r
m z2
2
z
2
2
1
2
2
z
2
z
2
p
k
M
r
r
Mm
m
E
E
r
2
11
p
k
p
kp
p
uk
E
E
E
EE
E
E
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 4
• Z2. Dve planete se okreću oko Sunca po orbitama za koje približno
možemo uzeti da su krugovi poluprečnika 𝑅1 = 150106 km (Zemlja) i
𝑅2 = 108106 km (Venera). Odrediti:
a) odnos njihovih brzina,
b) odnos njihovih perioda obilazaka oko Sunca.
Rešenje:
a)
b)
Zadaci
85,01
2
v
z
2
s2
v
1
s2
z2
1
sz
1
2
zz
R
R
R
M
R
M
R
MM
R
M
63,12
22
z
v
2
1
v
z
v
2v
z
1
z
z
R
R
T
T
RT
RT
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 5
• Z3. Telo se nalazi na visini 𝐻 = 2𝑅𝑧 od površine Zemlje. Odrediti
vrednost ubrzanja slobodnog padanja na toj visini ukoliko je poznato
ubrzanje slobodnog padanja na površini Zemlje 𝑔0.
Rešenje:
Zadaci
2
z
z02
z
z0
R
Mg
R
Mmgm
99
0
2
z
z
2
z
z g
R
Mg
HR
Mmgm HH
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 6
• Z4. Zemljin veštački satelit se kreće na visini 𝐻 = 𝑅𝑧. Odrediti period
rotacije tog satelita u funkciji poluprečnika Zemlje i ubrzanja slobodnog
padanja na površini Zemlje 𝑔.
Rešenje:
Zadaci
2
z
z
2
z
z
R
Mg
R
Mmgm
g
R
RgR
HRT z
z
zz 8
22
422
22
z
z
z
z
z2
2
z
z
z
2 Rg
R
M
HR
M
HR
Mm
HR
m
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 7
• Z5. Ako se zna da je gustina supstancije od koje je načinjena Zemlja 𝜌,
a njen poluprečnik 𝑅, odrediti na kojoj visini će se kretati Zemljin satelit
čiji je period kretanja 𝑇. Gravitaciona konstanta je 𝛾. Putanju satelita
smatrati kružnom.
Rešenje:
Zadaci
1
33
2
TRH
T
HRHRT
222
HR
M
HR
Mm
HR
m
2
2
2
3
3
4RM
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 8
• Z6. Sa površine Zemlje, u vertikalnom pravcu, izbačeno je telo
početnom brzinom 0. Ako je poznat poluprečnik Zemlje 𝑅𝑧 i ubrzanje
slobodnog padanja 𝑔 na njenoj površini. Odrediti maksimalnu visinu do
koje će telo dospeti. Otpor vazduha zanemariti.
Rešenje:
Zadaci
2
0z
2
0z
2
Rg
RH
2
z
z
2
z
z
R
Mg
R
Mmgm
HR
Mm
R
MmmEEE
z
z
z
z
2
02p1p1k
2
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 9
• Z7. Kolika je prosečna gustina materije od koje je sačinjen Mesec ako
je njegova masa 𝑝 = 81 puta manja od mase Zemlje, a njegovo
gravitaciono ubrzanje na površini 𝑞 = 6 puta manje od Zemljinog.
Prosečna gustina Zemlje je 𝜌z = 5,5 g/cm3. Sva tela smatrati
homogenim kuglama.
Rešenje:
Zadaci
3z z z z z z z
z 2 2 2z z z
M M MM 2
M
2 2z z M M z
2 2M M Mz z
3z z z zM z
M M M M
4 4
33
4
3
13,37g/cm
M V R Rg
R R R
M Rg
R
g M R R R pq p
g M R qR R
g R p pq
g R q q q
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 10
• D1. Odrediti:
a) na kojoj visini u funkciji poluprečnika Zemlje 𝑅𝑧 je ubrzanje slobodnog
padanja jednako 1/16 vrednosti ubrzanja na površini Zemlje 𝑔0,
b) potencijalnu energiju tela mase 𝑚 na toj visini.
Rešenje:
a)
b)
Zadaci
z3 RH
4
z0p
RgmE
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 11
• D2. Odrediti na kojoj visini u odnosu na Zemlju leti veštački satelit čiji je
period obilaska Zemlje 𝑇 = 3 h. Poluprečnik Zemlje iznosi
𝑅𝑧 = 6371 km, a ubrzanje slobodnog padanja na njenoj površini
𝑔0 = 10 m/s2.
Rešenje:
Zadaci
km4253H
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 12
• D3. Ako se zna da je srednja gustina supstancije od koje je obrazovana
Zemlja 𝜌 = 5500 kg/m3, a njen poluprečnik 𝑅 = 6400 km, izračunati:
a) visinu na kojoj će se kretati veštački Zemljin satelit čiji je period
kretanja 𝑇 = 4 h,
b) ubrzanje slobodnog padanja na toj visini.
𝛾 = 6,6710−11 Nm2/kg2
Rešenje:
a)
b)
Zadaci
km6400H
21s
m46,2g
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 13
• D4. Prečnik Merkura je 𝐷 = 4840 km, a rastojanje do centra Sunca
iznosi 𝑅 = 5,79107 km. Srednja gustina Merkura je 𝜌 = 5430 kg/m3, a
period njegovog obilaska oko Sunca iznosi 𝑇 = 7,6106 s. Gravitaciona
konstanta ima vrednost 𝛾 = 6,6710−11 Nm2/kg2. Smatrati da se
Merkur kreće oko Sunca po kružnoj putanji. Odrediti:
a) masu Sunca,
b) privlačnu gravitacionu silu između Merkura i Sunca.
Rešenje:
a)
b)
Zadaci
kg10989,1 30
s M
N1028,1 22
g F
Tehnička fizika 1 – 2019/2020, doc. dr Miloš Petrović 14
• D5. Veštački satelit se kreće oko planete A sa periodom rotacije 𝑇1.
Odrediti:
a) period rotacije ovog satelita kada se kreće oko planete B koja ima
četiri puta manju gustinu i dva puta veći poluprečnik?
b) odnos potencijalnih energija satelita u ova dva slučaja?
Putanju satelita smatrati kružnom i na visini zanemarljivoj u odnosu na
poluprečnik planeta.
Rešenje:
Zadaci
2 1
1 2
2p2 1 1
2
p1 2 2
2
1
T
T
E R
E R