Космические скорости

В презентации представлены вопросы: какую скорость надо развить, чтобы оторваться от Земли; что такое космическая скорость; история разработки понятия космических скоростей, первая, вторая, третья, четвертая космические скорости; достижения в космических скоростях.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Космические скорости»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №40»

г. Старый Оскол Белгородской области

Космические скорости

Котов Вадим Алексеевич, преподаватель-организатор ОБЖ

Поехали!

В 1957 году работа советских учёных, конструкторов, инженеров, рабочих, во главе с Сергеем Павловичем Королёвым, увенчалась блестящей победой: 4 октября они вывели на орбиту первый в истории искусственный спутник Земли.

А 12 апреля 1961 года отправили в первый космический полёт человека — Юрия Алексеевича Гагарина. На весь мир прозвучало знаменитое гагаринское «Поехали!», и человечество вступило в космическую эру.

Какую скорость надо развить, чтобы оторваться от Земли?

Чтобы оторваться от Земли, подходит любая скорость.

Уже когда ребёнок подпрыгивает, он отрывается от Земли.

До Луны или до другого космического объекта можно добраться с любой скоростью.

Для этого надо немного разогнаться, а потом поддерживать силу тяги двигателя, равную силе земного притяжения, и вы будете «бороздить просторы Вселенной» с постоянной скоростью.

А как же космические скорости?

Космические скорости подразумевают, что ракета, достигнув их,

дальше летит к намеченной цели по инерции, с неработающим двигателем.

Это только в мультфильмах про космические путешествия показывают летящие ракеты с работающим двигателем. Но это исключительно для создания иллюзии движения.

Если же в реальных условиях двигатель у ракеты будет работать постоянно, то даже для полёта на Луну потребуется такое количество топлива, что его ни одна ракета не поднимет.

Исследования Ари Штернфельда

Сегодня, в День Космонавтики все вспоминают Гагарина, Циолковского и Королева.

Но незаслуженно забыт человек, который внес существенный вклад в покорение космоса – Ари Абрамович Штернфельд.

Он ввёл понятие космических скоростей и рассчитал их стартовые значения. Термины «космонавтика», «первая космическая скорость», «космодром» введены им впервые в его книге «Введение в космонавтику» в 1934 г.

Впервые он применил теорию относительности для анализа межзвёздных полётов и доказал, что достижение звезд, в принципе, возможно в течение человеческой жизни.

Ари Абрамович Штернфельд – учёный, один из пионеров современной космонавтики

Что такое космическая скорость

Космическая скорость — это минимальная начальная скорость,

которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату) на поверхности небесного тела в отсутствие атмосферы.

Любой предмет, будучи подброшенным вверх, рано или поздно оказывается на земной поверхности.

На Земле всемирное тяготение воздействует на любое материальное тело.

Скорость, позволяющая любому объекту преодолеть тяготение небесного тела или системы небесных тел – это и есть космическая скорость.

Постреляем

Высадимся на идеально шарообразную планету без атмосферы. Поставим там пушку с горизонтальным стволом и будем из неё стрелять, постепенно увеличивая заряд.

Сначала снаряд будет падать на поверхность планеты совсем близко (А) , потом дальность полёта увеличится (В) и, наконец, снаряд совершит полный оборот, продолжая лететь на постоянной высоте (С) .

Скорость полёта в этом случае и есть первая космическая.

Продолжим увеличивать скорость снаряда. Траектория вытягивается, превращаясь в эллипс (D)

А с какого-то значения скорости эллипс «разрывается» (Е) , и снаряд улетает в бесконечность.

Скорость полёта в этом случае и есть вторая космическая.

Первая космическая скорость

Первая космическая скорость или Круговая скорость — это скорость, с которой надо горизонтально запустить объект без двигателя, чтобы он стал вращаться вокруг Земли по круговой орбите.

Иными словами — это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите.

Чем больше высота, с которой мы запускаем объект, тем меньше эта скорость. Например, МКС летает на высоте 400 км со скоростью 7,6 км/с,

а Луна — на расстоянии 384 500 км

от Земли со скоростью 1 км/с.

V= 7,9 км/с

«Нулевой» высоте соответствует скорость 7,9 км/с, что обычно и называют первой космической скоростью.

Вторая космическая скорость

Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость убегания) — наименьшая скорость, которую необходимо придать космическому аппарату для преодоления притяжения планеты и покидания замкнутой орбиты вокруг неё.

Предполагается, что аппарат не вернётся на планету.

Вторая космическая скорость приблизительно в 1,4 раза больше первой космической.

Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его характеристикой

V= 11,2 км/с

Для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с.

Тело, имеющее около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца.

Для Солнца вторая космическая скорость составляет 617,7 км/с.

Третья космическая скорость

Третья космическая скорость — минимально необходимая скорость которую необходимо придать находящемуся вблизи Земли телу без двигателя, чтобы оно могло преодолеть притяжение не только Земли, но и Солнца, и покинуть пределы Солнечной системы.

V= 16,7км/с

Взлетая с поверхности Земли и наилучшим образом используя орбитальное движение планеты, космический аппарат может достичь третей космической скорости уже при 16,7 км/с относительно Земли. При старте с Земли в самом неблагоприятном направлении его необходимо разогнать до 72,8 км/с.

Только на космических кораблях, которым доступны такие скорости, принципиально могут быть осуществлены пилотируемые межзвёздные перелёты к планетным системам других звёзд.

Четвертая космическая скорость

Четвёртая космическая скорость — минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение галактики Млечный Путь.

Четвёртая космическая скорость не постоянна для всех точек Галактики, а зависит от расстояния до центральной массы.

Для нашей галактики таковой является объект Стрелец A* - сверхмассивная чёрная дыра.

По грубым расчётам в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость составляет около 550 км/с.

V= 550 км/с

Значение сильно зависит не только от расстояния до центра галактики, а от распределения масс вещества по Галактике, о которых пока нет точных данных, ввиду того что видимая материя составляет лишь малую часть общей гравитирующей массы, а все остальное — скрытая масса.

Космические достижения в скорости

Первый искусственный спутник Земли был шариком диаметром 58 см и передавал только звуковой сигнал «бип-бип-бип». Но первая космическая скорость была достигнута!

А всего через год, 2 января 1959 года, космический аппарат «Луна-1» полетел, естественно к Луне, со второй космической скоростью.

«Луна-1»

Пока с наибольшей скоростью 16,26 км/с покидала Землю автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты», запущенная в США 19 января 2006 года. Относительно Солнца её скорость составляла 46 км/с — благодаря тому, что запускалась она в сторону движения Земли по орбите.

миссия

«Новые горизонты»