Естественные науки

Что будет с телом в космосе?

Допустим первая космическая скорость планеты равна 10км\с, а вторая, ну 20км\с.
Если тело запустить ну грубо говоря на скорости 15км\с, то тело закинет на орбиту будто он летел в первой космической скорости, или что?
Также что будет если 12км\с (ну ближе к первой) и соответственно 18км\с
Geldimyrat Caryew
Geldimyrat Caryew
313
Орбита будет просто не круговой.
Давай мысленно поэкспериментируем. Берем "планету", неподвижно висящую в пространстве. И берем "тело" (скажем, айфон). Помещаем его за пределами атмосферы, достаточно далеко от планеты, и предоставляем самому себе - т. е. "скорость запуска" будет нулевая. Айфон, конечно, выйдет из строя, но нас интересует только его масса, так что ничего страшного.
Как он себя поведет? Естественно, под тяготением планеты он будет ускоряться по направлению к ней, "падать". По мере приближения, ускорение будет нарастать, т. к. тяготение вблизи сильнее, чем вдали. Короче говоря, он упадет вертикально. Вообрази, что было бы, если бы планета (имея прежнюю массу), не занимала бы никакого объема? Ну такая, абстрактная идеализированная "точка без размера". Тогда айфон не столкнулся бы с ее поверхностью, проскочил бы мимо центра и начал удаляться, постепенно замедляясь. По мере удаления интенсивность торможения убывает, т. к. тяготение вдали слабее, чем вблизи - все симметрично. Потом айфон потеряет всю свою скорость, оказавшись на ТАКОМ ЖЕ удалении от планеты, с которого начинал движение. Ну и дальше - полетит обратно. Получается аналог "качелей", маятника, вдоль одной и той же прямой. Все несложно, верно?
Кстати, обратим внимание, что к моменту прохода через центр системы наш айфон успеет набрать ровно ту самую скорость, которая является 1-й космической для данной планеты на данной высоте. Если бы мы могли что-то сбросить на Земле в колодец (и не было бы сопротивления, и не было бы вращения Земли) - этот предмет как раз к центру Земли разгонится ровно до 7.9 км/сек - именно эта скорость является 1-й космической для поверхности Земли.
О-кей, следующий шаг. Теперь, прежде чем отпустить айфон в полет, придадим ему небольшой толчок по горизонтали. Он будет все так же ускоряться в направлении планеты, но горизонтальная составляющая скорости - будет оставаться на одном уровне, т. к. ее нечему изменять. Траектория превратится в кривую линию, верно?
на уровне школьной физики эта кривая признается "параболой". Так оно и есть, пока опыт занимает небольшой масштаб, и Землю можно условно считать "плоской". Но в космическом масштабе, когда дистанции уже сравнимы или превышают размеры самой планеты, ее плоской счесть уже не получится. По мере отдаления траектории от базовой вертикальной прямой, будет постепенно изменяться НАПРАВЛЕНИЕ на центр планеты. Сила тяготения будет тянуть айфон уже не по вертикали, а по радиусу, понимаешь? В этих условиях тракеторию нельзя приравнять к "параболе", она на самом деле является ЭЛЛИПСОМ. Иными словами, парабола почти тождественна эллипсу на НЕБОЛЬШОМ участке.
Значит, айфон полетит уже не прямо к центру, а вокруг него. Ускоряясь. В момент прохода через самую близкую к планете точку скорость будет набрана максимальная - и она окажется гораздо выше 1-й космической для этой точки, поэтому айфон будет выброшен инерцией обратно в небо - и полетит по второй половине эллипса, постепенно замедляясь, пока не вернется в исходную точку с той же скоростью, которую мы ему придавали вначале.
Если эта скорость была невелика, то перигей (самая низкая точка орбиты) может оказаться внутри тела планеты, или внутри ее атмосферы - и на этом эксперимент прервется, по понятным причинам. Но если скорость достаточна, айфон может проскочить над атмосферой, не задев ее.
Лимит количества букв. Продолжаю в комментах ниже :-)
АШ
Айман Шукралиева
88 044
Лучший ответ
Айман Шукралиева О-кей, продолжим. Чем больше скорости мы будем придавать айфону при запуске, тем более широким будет становится эллипс его орбиты, а точка перигея будет отдаляться от планеты. И заметь - до сих пор мы еще НЕ использовали 1-ю космическую скорость. Когда мы ее придадим айфону при старте, эллипс орбиты "растолстеет" до полноценной окружности, и точка перигея окажется на том же удалении, что и точка старта - собственно, понятие "перигея" вообще потеряет смысл. Как видишь, для орбитального полета даже 1-я космическая скорость необязательна.
О-кей, продолжим. Что будет происходить, если мы толкнем айфон БЫСТРЕЕ 1-й скорости (для той высоты, где мы находимся)? Скорость окажется избыточной для того, чтобы оставаться на круговой орбите, и айфон начнет набирать высоту - и при этом тормозиться.
Айман Шукралиева Когда он пролетит пол-оборота, он наберет максимальную высоту, и скорость его окажется НИЖЕ 1-й космической для этой высоты. Поэтому он начнет снова падать. Вторую половину орбиты он пролетит, снижаясь и разгоняясь, пока не вернется к точке старта. Получается СНОВА эллипс, но теперь точка старта превратится из "апогея" в "перигей", а противоположная точка... словом, наоборот :-)
При дальнейшем повышении стартовой скорости, орбита будет все более вытягиваться. Эллипс будет становиться все более длинным, его апогей удаляется в космос. И когда мы задействуем 2-ю косм. скорость, апогей орбиты удалится в бесконечность. Иными словами, орбита разомкнется, и айфон больше никогда не вернется.
Айман Шукралиева Таким образом, для орбитального полета пригодны ЛЮБЫЕ скорости, помимо стандартных. 1-я косм. скорость нужна только для КРУГОВОЙ орбиты - и естественно, что чем больше радиус орбиты мы хотим иметь, тем НИЖЕ будет 1-я косм. скорость - потому что тяготение вдали слабее, чем вблизи.
Надеюсь, картина теперь исчерпывающая?
Geldimyrat Caryew Ты такой же зануда как и я!))
Что значит запустить? Если я правильно понимаю то, чтобы оставаться на орбите нужны двигатели, которые придавали бы ускорение. А иначе сила притяжения сделает своё дело и предмет сгорит в атмосфере.
Олег Кулинич
Олег Кулинич
56 052
Перизат Рахматуллина нет в основном спутники летают исключительно по инерции, двигатели нужны для коррекции орбиты, которая может испытывать некоторые возмущения, или чтоб захоронить спутник, в полете никакие двигатели не нужны, его разгоняет ракета при старте и все.
да, если скорость меньше второй космической, то тело будет двигаться вокруг планеты по эллиптической орбите. от конкретного значения скорости зависит форма эллипса
Валера Шпигарь
Валера Шпигарь
65 986
чем больше первоначальная скорость при выключенных двигателях, тем на более дальнюю орбиту доберётся тело.
Если разогнать до второй космической и выключить двигатели, то тело навсегда улетит в открытый космос.
Ilqar Baqirov
Ilqar Baqirov
60 530
Geldimyrat Caryew Ну тут вопрос был что будет если скорость будет варьироваться на интервале от 1ой космической до 2ой, ну я так понял будет меняться орбита