Zadanie 5: Sonda kosmiczna w polu grawitacyjnym Słońca
- Arkusz
- CKE Styczeń 2026 · Styczeń · 2026
- Punkty
- 4 pkt
- Dział
- Grawitacja i astronomia · Energia potencjalna grawitacji
- Trudność
- Poziom trudności: trudne
Zadanie dotyczy zmiany energii mechanicznej sondy kosmicznej w polu grawitacyjnym Słońca w celu osiągnięcia prędkości ucieczki.
Treść zadania
Pewna sonda A krąży wokół Słońca po orbicie kołowej jedynie pod wpływem siły grawitacji Słońca. Na krótki czas włączono silniki sondy, w wyniku czego wartość prędkości sondy zwiększyła się o (w kierunku stycznym do orbity) do takiej wartości , że po wyłączeniu silników mogła ona uciec z pola grawitacyjnego Słońca i nieskończenie daleko od Słońca poruszać się z prędkością o wartości .
Przyjmij następujące dane, oznaczenia i założenia:
- wartość prędkości sondy A w ruchu po orbicie kołowej jedynie pod wpływem siły grawitacji oznaczymy jako ,
- odległość sondy od środka Słońca oznaczymy jako ,
- pomijamy wpływ innych ciał (oprócz Słońca) na ruch sondy,
- gdy włączono na krótki czas silniki sondy, to była ona jeszcze na orbicie kołowej.
Wyznacz w zależności tylko od oraz . Zapisz odpowiednie równania i przekształcenia oraz podaj postać wzoru na .
Odpowiedź i wynik końcowy
.