Zadanie 5: Dynamika ruchu satelity i własności gazów

Arkusz
CKE Czerwiec 2022 · Czerwiec · 2022
Punkty
7 pkt
Dział
Grawitacja i astronomia · Prawo powszechnego ciążenia
Trudność
Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy ruchu satelity PW-Sat2 na orbicie okołoziemskiej oraz właściwości resztkowej atmosfery.

Treść zadania

PW-Sat2 to polski satelita, który został wprowadzony na orbitę kołową znajdującą się na wysokości h ≈ 575 km ponad powierzchnią Ziemi. Celem misji było przetestowanie nowatorskiego sposobu deorbitacji satelity (tzn. sprowadzenia satelity z orbity). Systemem deorbitacyjnym satelity był żagiel o powierzchni kilku m^2, który po rozłożeniu znacząco zwiększał siłę oporu działającą na satelitę, pochodzącą od śladowych resztek atmosfery. Zadanie 5.1. (0–4) Oblicz, ile razy satelita PW-Sat2 okrążył Ziemię w czasie t=26 doˊbt = 26 \text{ dób}, przed rozłożeniem żagla. Zapisz obliczenia. Pomiń siłę oporu działającą na satelitę, gdy żagiel nie był rozłożony. Przyjmij do obliczeń: Rz ≈ 6 370 km, Mz ≈ 5,97 * 10^24 kg. Zadanie 5.2. (0–1) Oznaczymy jako: Fg_or – wartość siły grawitacji, jaka działa na satelitę PW-Sat2, gdy porusza się on po orbicie kołowej na wysokości h ≈ 575 km ponad powierzchnią Ziemi, Fg_z – wartość siły grawitacji, jaka działa na satelitę PW-Sat2, gdy spoczywa on na powierzchni Ziemi. Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych. Iloraz wartości sił Fg_or/Fg_z wynosi: A. 0, B. 0,84, C. 0,92, D. 1,00. Zadanie 5.3. (0–2) Na wysokości 100 km nad powierzchnią Ziemi, którą to wysokość przyjmuje się za umowną granicę między atmosferą a przestrzenią kosmiczną, ciśnienie wynosi 0,10 Pa, a temperatura jest równa 200 K. Przyjmij, że resztkowa atmosfera na tej wysokości zachowuje się jak gaz doskonały. Oblicz liczbę cząsteczek gazu w 1 m^3 na tej wysokości. Wynik podaj zaokrąglony do dwóch cyfr znaczących.

Odpowiedź i wynik końcowy

5.1: Satelita okrążył Ziemię około 415 razy. 5.2: Odpowiedź B (0,84). 5.3: n≈3,6⋅1019n \approx 3,6 \cdot 10^{19} cząsteczek/m^3.

Wideo-rozwiązanie krok po kroku

Obejrzyj publiczne rozwiązanie wideo na YouTube