Zadanie 4: Dynamika ruchu satelitów na orbitach
- Arkusz
- CKE Czerwiec 2024 · Czerwiec · 2024
- Punkty
- 6 pkt
- Dział
- Grawitacja i astronomia · Prawo powszechnego ciążenia
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy ruchu satelitów na orbitach kołowych i eliptycznych wokół Ziemi, z uwzględnieniem praw Keplera oraz zasad zachowania energii.
Treść zadania
Dwa satelity C i D krążą dookoła Ziemi (Z) po orbitach kołowych o promieniach równych odpowiednio i . Oba satelity mają wyłączone silniki i poruszają się jedynie pod wpływem siły grawitacji Ziemi. Promień orbity satelity D wynosi , gdzie jest promieniem Ziemi.
Zadanie 4.1. (0–2) Wartość prędkości satelity D oznaczymy jako . Wartość pierwszej prędkości kosmicznej dla Ziemi (tzn. wartość prędkości satelity na orbicie o promieniu równym ) oznaczymy jako . Oblicz iloraz . Zapisz obliczenia.
Zadanie 4.2. (0–2) Okres obiegu satelity C dookoła Ziemi oznaczymy jako . Okres obiegu satelity D dookoła Ziemi oznaczymy jako . Iloraz promieni orbit satelitów C i D wynosi: . Oblicz iloraz . Wynik podaj zaokrąglony do dwóch cyfr znaczących. Zapisz obliczenia.
Zadanie 4.3. (0–2) Satelita E obiega Ziemię po orbicie eliptycznej jedynie pod wpływem siły grawitacji. Odległość od środka Ziemi do najbliższego punktu P tej orbity (perygeum) oznaczymy jako . Odległość od środka Ziemi do najdalszego punktu A tej orbity (apogeum) oznaczymy jako . Wartość prędkości satelity E w punkcie P oznaczymy jako , a wartość prędkości satelity E w punkcie A oznaczymy jako . Prędkości satelity E w punktach P i A są prostopadłe do promienia wodzącego. Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. Najmniejszą energię potencjalną grawitacji podczas ruchu na orbicie satelita E osiąga w punkcie P.
2. Najmniejszą energię kinetyczną podczas ruchu na orbicie satelita E osiąga w punkcie A.
3. Największą wartość przyśpieszenia podczas ruchu na orbicie satelita E osiąga w punkcie P.
Odpowiedź i wynik końcowy
4.1:
4.2:
4.3: 1. P, 2. P, 3. P