Ruch ciał w polu grawitacyjnym Ziemi

Pierwsza prędkość kosmiczna. Satelity geostacjonarne

Autor: Bożena Fiejtek

Pierwsza prędkość kosmiczna

I prędkość kosmiczna I prędkość

kosmiczna v1 to prędkość o kierunku poziomym, którą należałoby nadać ciału, aby krążyło wokół planety tuż nad jej powierzchnią.

Rys. 1 I prędkość kosmiczna

Jeśli prędkość startu ma zbyt małą wartość, to satelita wykona lot po fragmencie elipsy, mniej lub bardziej wyciągniętej i zderzy się z Ziemią

Rys.2 Prędkość, a tor ruchu

Jeśli prędkość startu przekroczy wartość I prędkości kosmicznej, satelita będzie okrążać Ziemię po orbitach eliptycznych, tym większych, bardziej rozciągniętych, im prędkość bardziej przekroczy I prędkość kosmiczną

Rys.3 Orbity eliptyczne (linie przerywane)

Jak Newton obliczył wartość pierwszej prędkości kosmicznej?

Siła grawitacji jest siłą dośrodkową konieczną do uzyskania przez satelitę orbity kołowej

Promień orbity przyjął jako nieznacznie większy od promienia Ziemi (dlaczego?)

W takim przypadku wartość siły grawitacji jest w przybliżeniu równa ciężarowi satelity (dlaczego?)

W wyniku obliczeń otrzymujemy wartość I prędkości kosmicznej równą (podręcznik str.35):

7,9 km/s

Druga prędkość kosmiczna Przy prędkości startowej większej co najmniej

o ok. 41% od pierwszej prędkości kosmicznej √2 • v1 = 1,41 • 7,9 km/s = 11,2 km/szwanej drugą prędkością kosmiczną losy satelity zmieniają się.

Obiekt (statek kosmiczny) porusza się po jednej z krzywych otwartych!!!

Statek kosmiczny może wówczas nie wrócić w okolice Ziemi, jeśli nie dysponuje paliwem, które umożliwiłoby zmianę toru ruchu.

Satelity geostacjonarne

Krążą one po orbicie (jest tylko jedna taka orbita) leżącej w płaszczyźnie równika, tak że ich okres obiegu jest identyczny z okresem obrotu Ziemi wokół osi (czyli około 23h 56 min)

Rys.4 Satelita geostacjonarny

Wszystkie satelity umieszczone na tej orbicie poruszają się jeden za drugim, a ponieważ ich obieg jest zsynchronizowany z obrotami Ziemi, każdy z nich nieustannie wisi nad pewnym punktem na równiku

Promień orbity satelity geostacjonarnego wynosi ok. 42 200 km

Wysokość na jakiej leci satelita geostacjonarny to ok. 36 tys. km

Rys. 5 satelita telekomunikacyjny Thaicom 6

Rys.6 Wizaualizacja satelity HYLAS 2 na orbicie

Orbita geostacjonarna Ziemi z satelitami

Obita geostacjonarna jest wykorzystywana przez satelity:

telekomunikacyjnemeteorologicznetelefonii satelitarnejwspomagające system GPS

Bibliografia Fizyka to nie katastrofa, Wojciech Kwitowski,

wyd. Zamkor Wikipedia

Rysunki, zdjęcia...(linki) Rys.1 I prędkość kosmiczna Rys.2 Prędkość, a tor ruchu Rys.3 Orbity eliptyczne Rys.4 Satelita geostacjonarny Rys.5 Satelita telekomunikacyjny Thaicom 6 Rys.6 Wizaualizacja satelity HYLAS 2 na orbici

e