Естественные науки
Рассчитать время падения тела (в данном случае Земли) при уменьшении орбитальной скорости на Солнце
Средняя скорость вращения Земли вокруг Солнца 29 783 м/с. А первая космическая Солнца для той же орбиты (1 а. е., т. е. среднее расстояние) 29 775 м/с. Т. е. если бы Земля двигалась на 8 м/с медленнее, то она бы медленно начала приближаться к Солнцу. и вот у меня вопрос возник, а с какой скоростью упадёт планета на Солнце, если её скорость будет меньше первой космической на небольшую известную величину (не стремящуюся к нулю)? Я не владею интегральным счислением, т. к. школьник. Если Земля полностью остановится, то я смогу рассчитать время падения Земли на Солнце не прибегая к интегралам, если приму эксцентриситет эллипса е=1 и воспользуюсь 3-м законом Кеплера. А тут я не знаю что делать. Помогите. Я так понимаю, что в любом случае придётся использовать интегралы (или дифференциалы). Но я разберусь в этом, даже если их придётся использовать.
Смотри без нелюбимых тобой интегралов:
1. Система Земля-Солнце почти замкнутая, так как влияние на её других планет ничтожно. А потому для неё условие равновесия mv2/2 = GmM/2R, где
m - масса Земли,
М - масса Солнца
G - гравитационная постоянная
R - радиус орбиты
v - орбитальная скорость.
2. Из условий равновесия находим выражение для орбитальной скорости.
v2 = MG/R
Из него видно что при уменьшении левой части (V) должна уменьшиться и правая часть.
Но масса Солнца и гравитационная постоянная вряд ли уменьшатся. Согласен?
Следовательно должен измениться радиус орбиты. Для того что бы MG/R уменьшилось, сам видишь, должен увеличиться радиус орбиты R.
3. Таким образом. Ты фактически задал вопрос: Каким будет радиус орбиты планеты при данной орбитальной скорости.
Ответ: при меньшей орбитальной скорости радиус орбиты УВЕЛИЧИТСЯ.
4. Парадокс? Нет!
Дело в том, что ты не зришь в корень. Смотришь на орбитальную скорость, а это всего лишь производная величина, зависящая от некоторых более фундаментальных величин.
Для планеты надо смотреть на такую физическую величину как орбитальный момент. Он же кинетический момент.
Если совсем грубо - это запас кинетической энергии вращающегося тела.
И, кстати, понятно почему ты его избегаешь - тут, увы, без интегралов ни как.
Но если на пальцах, то правильный вопрос будет примерно таким: За какое время Земля упадет на Солнце, если её орбитальный момент все время будет уменьшаться на некоторую величину?
5. Сам видишь - тут же возникает встречный вопрос на который надо отвечать: А за счет чего орбитальный момент, т. е. кинетическая энергия движения Земли по орбите будет уменьшаться? Куда девается "лишняя" энергия? Ведь система Земля-Солнце замкнутая. Почти.: -)
6. И вот тебе на всякий случай такая табличка:
Планеты и их орбитальная скорость.
1.Меркурий - 47,87 км/с.
2. Венера - 35,02 км/с.
3. Земля - 29,78 км/с.
4. Марс - 24,13 км/с.
5. Юпитер - 13,07 км/с.
6. Сатурн - 9,69 км/с.
7. Уран - 6,81 км/с.
8. Нептун - 5,43 км/с.
Как видишь чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она ползет по орбите.
В принципе это иллюстрация формулы с которой мы начали.
Так что зри в корень - будешь задавать вопросы правильно. Или, что тоже самое, сам будешь видеть правильные ответы.
1. Система Земля-Солнце почти замкнутая, так как влияние на её других планет ничтожно. А потому для неё условие равновесия mv2/2 = GmM/2R, где
m - масса Земли,
М - масса Солнца
G - гравитационная постоянная
R - радиус орбиты
v - орбитальная скорость.
2. Из условий равновесия находим выражение для орбитальной скорости.
v2 = MG/R
Из него видно что при уменьшении левой части (V) должна уменьшиться и правая часть.
Но масса Солнца и гравитационная постоянная вряд ли уменьшатся. Согласен?
Следовательно должен измениться радиус орбиты. Для того что бы MG/R уменьшилось, сам видишь, должен увеличиться радиус орбиты R.
3. Таким образом. Ты фактически задал вопрос: Каким будет радиус орбиты планеты при данной орбитальной скорости.
Ответ: при меньшей орбитальной скорости радиус орбиты УВЕЛИЧИТСЯ.
4. Парадокс? Нет!
Дело в том, что ты не зришь в корень. Смотришь на орбитальную скорость, а это всего лишь производная величина, зависящая от некоторых более фундаментальных величин.
Для планеты надо смотреть на такую физическую величину как орбитальный момент. Он же кинетический момент.
Если совсем грубо - это запас кинетической энергии вращающегося тела.
И, кстати, понятно почему ты его избегаешь - тут, увы, без интегралов ни как.
Но если на пальцах, то правильный вопрос будет примерно таким: За какое время Земля упадет на Солнце, если её орбитальный момент все время будет уменьшаться на некоторую величину?
5. Сам видишь - тут же возникает встречный вопрос на который надо отвечать: А за счет чего орбитальный момент, т. е. кинетическая энергия движения Земли по орбите будет уменьшаться? Куда девается "лишняя" энергия? Ведь система Земля-Солнце замкнутая. Почти.: -)
6. И вот тебе на всякий случай такая табличка:
Планеты и их орбитальная скорость.
1.Меркурий - 47,87 км/с.
2. Венера - 35,02 км/с.
3. Земля - 29,78 км/с.
4. Марс - 24,13 км/с.
5. Юпитер - 13,07 км/с.
6. Сатурн - 9,69 км/с.
7. Уран - 6,81 км/с.
8. Нептун - 5,43 км/с.
Как видишь чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она ползет по орбите.
В принципе это иллюстрация формулы с которой мы начали.
Так что зри в корень - будешь задавать вопросы правильно. Или, что тоже самое, сам будешь видеть правильные ответы.
Настя Постоенко
Так, ведь, если тело вращается по орбите и у него скорость становится ниже первой космической, то это тело упадёт на то, вокруг которого оно вращается. Так же? Получается, если оно упадёт, то за какое-то время. А как тогда найти это время?
Настя Постоенко
Это произойдёт неизбежно. Как спутники спускают с орбит
Vadim Ahmetov
Вот теперь понял
Ни с какой не упадет. Если планета находится на удалении, где 1-я косм. скорость чуть выше, чем имеет планета, то планета начинает приближаться к светилу. При этом ее скорость возрастает. И возрастает она БЫСТРЕЕ, чем возрастает 1-я косм. скорость для текущей высоты орбиты. Через некоторое время обе эти скорости сравняются - но планета не может остаться на этой высоте, потому что уже набрала инерцию к снижению. Поэтому она продолжает снижаться, но ее скорость уже выше 1-й космической, и продолжает расти. Через еще один промежуток времени (точно такой же по длительности) инерция снижения иссякает, и планета оказывается на круговой орбите с ПРЕВЫШЕНИЕМ необходимой скорости. Поэтому она начинает снова набирать высоту и постепенно терять скорость.
В результате планета летает по эллиптической орбите, периодически набирая скорость и затормаживаясь.
В результате планета летает по эллиптической орбите, периодически набирая скорость и затормаживаясь.
Настя Постоенко
Тоооочно, я и не подумал. Спасибо
Настя Постоенко
Ааааа, нее. Упадёт всё же. Т. к. нельзя перейти с круговой орбиты на эллиптическую уменьшением скорости
За нисколько. Просто орбита постепенно понизится до той, на которой заданная скорость уже будет достаточной.
Настя Постоенко
При понижении орбиты первая космическая скорость увеличивается и она будет становится всё менее достаточной
Настя Постоенко
Ошибся. Я просто неправильно понял. Человек комментарим ниже подробно описал
Настя Постоенко
А нет. Всё же я прав)))
Похвально, что интересуешься подобными вопросами.
Уже объяснили, что с уменьшением скорости Земли она удаляется от Солнца. Для лучшего понимания вопроса тебе лучше отыскать материал (напр., в Инете) о манёврах ИСЗ при спуске с орбиты. По мере торможения спутник приближается к Земле, но его скорость растёт. Однако на участке непосредственно перед посадкой эллиптическая орбита пересекает поверхность Земли, торможение вызывает уменьшение скорости, и спутник входит в атмосферу хотя и с достаточно большой, но приемлемой скоростью.
А из теории (теормеха) могу напомнить ЗСМИ (закон сохранения момента импульса) и ЗСЭ.
Уже объяснили, что с уменьшением скорости Земли она удаляется от Солнца. Для лучшего понимания вопроса тебе лучше отыскать материал (напр., в Инете) о манёврах ИСЗ при спуске с орбиты. По мере торможения спутник приближается к Земле, но его скорость растёт. Однако на участке непосредственно перед посадкой эллиптическая орбита пересекает поверхность Земли, торможение вызывает уменьшение скорости, и спутник входит в атмосферу хотя и с достаточно большой, но приемлемой скоростью.
А из теории (теормеха) могу напомнить ЗСМИ (закон сохранения момента импульса) и ЗСЭ.
Vadim Ahmetov
Спасибо, теперь понял
По теме уже ответили, а расхождение в цифрах может быть объяснено погрешностью вычислений. По идее, средняя скорость Земли должна быть чуть-чуть-чуть ниже орбитальной, поскольку часть (порядка 120 тыс. тонн силы) силы притяжения Земли к Солнцу компенсируется давлением света и солнечного ветра.
E = mc2
Александр Шевцов
Какое отношение имеет МИНИМАЛЬНАЯ внутренняя энергия тела (E = mc2) к законам небесной механики?
Дарья Батурина
Ну математику почитай, учебник в интернете найди. Что за тебя кто то будет искать????
Дарья Батурина
Ладно, ничего не делай.
Похожие вопросы
- Чему равна максимальная скорость свободного падения тела на землю? +
- Как узнать высоту с которой упал человек, если известна скорость падения и время падения?
- Чем ближе Земля к Солнцу (орбита эллипсоидная ) тем больше её орбитальная скорость?
- Предельная скорость падения тела в среде
- зависит ли скорость падения тела от его массы? зависит ли скорость падения тела от его массы? и почему?
- Влияет ли масса тела на время падения? (Пожалуйста прочитайте внимательно ниже, я не понимаю)
- Почему планеты вращаются вокруг солнца? Откуда изначально появилось движение с достаточной орбитальной скоростью?
- С какой минимальной скоростью должна двигаться Земля по орбите, чтобы упасть на Солнце?
- Расчёт свободного падения тел с учётом "падения" гравитации с высотой
- Чета про падение тела