Жерді? жасанды серіктері.Салма?сызды?

Осы формулаға сан мәндерді қойып, мынадай нәтиже аламыз: v₁ = 7900 м/с = 7,9 км/с.

Денеге осындай жоғары жылдамдық беру алғаш 1957 ж. КСРО-да С. П. Королев басшылығымен әлемде бірінші Жердің жасанды серігі (қысқаша ЖЖС) ұшырылғанда мүмкін болды. Бұл серіктің ұшырылуы (108-сурет) зымыран техникасы, электроника, автоматты басқару, есептеу техникасы, сияқты салалардың көрнекті жетістігі. 1958 ж. орбитаға бірінші америка серігі “Эксплорер-1” шығарылды, ол кейінірек, 60-жж. Франция, Австралия, Жапония, КХР, Ұлыбритания және т.б. елдерде ЖЖС – тер ұшыра бастады. Көптеген серіктер америкалық тасымалдағыш зымырандарымен ұшырылады.

Қазіргі кезде жасанды серіктерді ұшыру үйреншікті іске айналды. Ғарышты зерттеулерді халықаралық деңгейде берілсе жүргізу үрдіске айналып отыр. Әр түрлі елдерде ұшырылатын жасанды серіктерді негізгі екі класқа бөлуге болады:

1. Ғылыми-зерттеуге арналған жасанды серіктер . Олар Жерді планета ретінде, оның жоғарғы атмосферасын, Жер айналасындағы ғарыштық кеңістікті, Күнді, жұлдыздарды және олардың арасындағы кеңістікті зерттеуге арналған.

2. Қолданбалы серіктер . Олар жердегі халық шарушылығына қызмет етеді. Бұларға байланыс, Жердің табиғи байлығын зерттейтін, метеорологиялық, навигациялық, әскери және т.б. серіктер жатады.

Адамдар ұшуға арналған серіктерге басқарылатын корабль-серіктер және орбиталық станциялар жатады.

Жер орбитасын жұмыс істейтін серіктерден басқа қосалқы объектілер де айналып жүреді. Оларға тасымалдаушы зымырандардың соңғы сатылары, сияқты серіктер орбитаға шыққанда бөлініп қалатын бөлшектер жатады. Жерге жақын кеңістітегі ауа кедергісі өте көп болғандықтан серіктер өте төмен ұшырылмайды. Мысалы 160 км биіктікте серік тек бір айналым жасап қалың атмосфера қабаттарында жанып кетеді. Осындай себептен Жердің жасанды бірінші серігі 228 км биіктікте орбитаға шығарылып, үш айдан кейін жанып кеткен.Биіктік артқан сайын атмосфера кедергісі азайып, h 300 км болғанда еленбейтіндей аз болады. Егер жасанды серікті бірінші ғарыштық жылдамдықтан көп жылдамдықпен ұшыраса ие болады? – деген сұрақ туады. Егер аз ғана артық болса, онда дене Жердің жасанды серігі болып қалады, бірақ шеңберлік емес эллипстік орбитамен қозғалады. Жылдамдық, артқан сайын серік орбитасы “үзіліп” кетіп тұйықталмаған (параболалық) траекторияға айналғанша созыла береді (109-сурет).

Дене Жерді тастап тұйықталмаған траекториямен қозғалуы үшін оған Жер бетіне берілетін жылдамдықты екінші ғарыштық жылдамдық деп атайды. Екінші ғарыштық жылдамдық біріншіден √2 есе көп: v 2  =  2   v 1  =  2G M З R З  = 11,2 км/с.

Мұндай жылдамдыққа ие дене Жердің серігі болады. Күннің тарту аймағынан шығып Күн жүйесінен кету үшін денеге үшінші ғарыштық жылдамдық беру керек. Үшінші ғарыштық жылдамдық 16,7 км/с тең. Осындай жылдамдыққа ие болған автоматты планеталық “Пионер-10” (АҚШ) станциясы 1983 ж. адам тарихында алғаш болып Күн жүйесінен шығып кетті. Қазір Барнад жұлдызы бағытында ұшып барады.

Асқын салмақ және салмақсыздық-Ғарыш кемесіндегі адам не сезінуі мүмкін?

“…Менің жанарым сағатқа тоқтады. Стрелкалар Москва уақытымен 9 сағат 7 минутты көрсетіп тұрды. Мен алғашында ысқырған дыбыс, одан кейін үідеген гуіл естідім, алып зымыран түгелдей дірілдеп ақырын старттық қондырғыдан бөлінгенін сездім… Зымыранның қуатты қозғалтқыштары өткен шақтың ұлы істерімен салыстырғанда тебіреністі де әсем әуен салғандай болды…” Алғашқы ғарышкер Юрий Алексеевич Гагарин (1934–1968) өзінің ғарышқа алғашқы сапарын осылай суреттеді. Ғарыш кемесіндегі адам не сезінуі мүмкін? Зымыран қозғалтқышы қосылып, тасымалдаушы зымыран қозғала бастағанда ғарыш кемесіндегі массасы m адамға екі күш: mg -ауырлық күші және тіректің реакция күші N әсер етеді. Зымыранның үдеуі a жоғары бағытталғандықтан тірек реакция күші көбірек болады: N mg . Олардың тең әсерлі күші F = N – mg Ньютонның екінші заңы бойынша массаның үдеуге көбейтіндісіне тең: N – mg = ma, бұдан: N = mg + ma.

Ғарышкердің салмағы P , Ньютонның үшінші заңына сәйкес N реакция күшіне тең, сондықтан:P = mg + ma = m (g + a). Зымыран қозғалғанға дейін ғарыш салмағы mg -ауырлық күшіне тең болған. Енді, соңғы теңдіктен, оның салмағы ұлғайып, ауырлық күшінен ma -шамаға артқанын байқаймыз. Дененің салмағы оның ауырлық күшінен артуын асқын салмақ деп атаймыз. “Орасан зор бір күш мені креслоға қатты батырғанын сездім. Кресло менің денеме ауыр салмақтың әсерін азайтатындай орналасқанымен, аяқ-қолымды қимылдата алмадым” — деп есіне түсірді Гагарин. Асқын салмақ кезінде бүкіл дене тірекке көбірек күш түсіріп қоймай, ол дененің жеке бөліктері де бір-бірін қаттырақ сығады. Асқын салмақ негізінде адамның дем алуы, жүрек қызметі нашарлайды, қан айналымы және адам басына қанның құйылуы мен шығуы бұзылады. Сондықтан асқын салмаққа тек жақсы жаттыққан адамдар шыдай алады. Асқын салмақ сан мәнін а/ g -қ атынасымен сипаттайды. Бұл қатынас n -әрпімен белгіленіп асқын салмақ коэффициенті деп аталады. а= ng болғандағы n - еселік асқын салмақтықта, адам салмағы (кез-келген басқа да дене үшін) 1 + n есе артады. Асқын салмақ әсері неғұрған жағдайда 3 с ішінде 8 g -дан, 12–15 с ішінде 5 g -ға дейінгі асқын салмақты жақсы көтереді. Қас қағым сәтте, шамамен 0,1 с-тан аз уақыт ішінде адамның жиырма еседен де көп асқын салмақтықты көтеруге мүмкіндігі бар. Ғарыш кемесі Жер орбитасына шыққан соң қозғалтқыштар өшіріледі. Бұл кезде кеменің үдеуі еркін түсу үдеуіне тең болатынын a = g білеміз. Кеме ішіндегі ғарышкердің де үдеуі осындай болады. Бұл үдеу төмен қарай, Жер центріне бағытталған. Сондықтан ғарышкерге әсер етуші N және mg күштерінің ішінде ауырлық күшінің әсері әлдеқайда көп. Екі күштің тең әсерлісі F = mg — N , Ньютонның екінші заңы бойынша ғарышкер массасы мен үдеуінің көбейтіндісіне, демек mg – ға тең. Сондықтан: mg – N = mg, бұдан: N = 0. Бұл тіректің ғарышкерге ешқандай әсер жоқтығын көрсетеді. Бұл жағдай Ньютонның үшінші заңы бойынша ғарышкер де тірекке ешқандай әсер етпегенде, демек оның салмағы нөлге тең болғанда орындалады. Салмағы нөлге тең болатын дене күйін салмақсыздық деп атайды. Салмақсыздық массаның емес салмақтың жоқтығын білдіретінін еске сақтау абзал. Салмақсыздық күйіндегі дененің массасы бұрынғыдай болып қала береді. Салмақсыздық күйінде барлық денелер және олардың жеке бөліктері бір-біріне қысым жасамайды. Ғарышкер өз салмағын сезінбейді, оның қолынан шыққан зат ешқайда құламайды; ал маятник ығысқан күйінде қала береді; еден мен шаңырақтың айырмасы болмайды. Осы құбылыстардың бәрін гравитациялық өрістің кеме ішіндегі барлық денелерге бірдей үдеу беретіндігімен түсіндіруге болады. Сондықтан да ғарышкер тастаған зат (оған жылдамдық берілмегенде) ешқайда құламайды. Себебі ол зат кеменің бір қабырғасына “жетуге” немесе одан “қалуға” мүмкіндігі жоқ, яғни денелер де қабырғалар да бірдей үдеумен қозғалады. Орбитада ұшу кезіндегі салмақсыздық күй адам ағзасына ерекше кері әсер етеді. Салмақсыз күйі ағзаның көптеген функцияларына елеулі әсер етеді: бұлшық еттер мен сүйектер әлсірейді, ағзадағы су мөлшері азаяды және т.б. Бірақ салмақсыздықтан болған бұл өзгерістер қайтымды. Емдік дене шынықтыру және дәрі-дәрмектер көмегімен ағза функциясын қайта қалпына келтіруге болады. Орбиталық ғарыш кемесінде салмақсыздық күйінде тек ғарышкер ғана емес, кез-келген еркін түскен (айналусыз) дене де болады. Осындай күйді сезіну үшін жәй ғана секіру жеткілікті. Жедел көтерілу сәті мен қону сәті аралығында сіз де салмақсыз бола аласыз! Ғарышкерлерді ұшуға дайындағанда салмақсыздық күйін арнайы ұшақ зертханаларда жасайды. Ұшақта салмақсыздық күйін жасау үшін оны парабола бойымен үдеуі еркін құлау үдеуіне тең болатындай жылдамдықпен ұшыру керек. Ұшақ парабола бойымен жоғары, одан кейін төмен қарай ұшқанда, оның ішіндегі жолаушылар салмақсыз болады.

V. Электронды оқулықпен жұмыс

VІ. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.

Ғарыш кемесіндегі адам не сезінуі мүмкін?

Тарихи мәліметтер Гагарин Ю.А.

VІІ. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

VIІI.Бағалау.

ІХ. Үй тапсырмасын беру: §17-18

Білу және түсіну: Не? Қашан? Не үлгісі болып табылады?

1. Жасанды серіктердің қозғалысы.

2. Орбита бойымен айналатын Жер серігіне қандай күш әрекет етеді?

3. Бірінші ғарыштық жылдамдық түсінігі , формуласы?

4. Бірінші ғарыштық жылдамдық берілген серік қалай қозғалады?

5. Екінші ғарыштық жылдамдық түсінігі, мәні.

Қолдану:Бұл немен байланысты?Бұл қалай пайдаланады?

Талдау:неге? Қалай? Себебі қандай?

1. Жердің жасанды серігінің айналу периоды 24 сағатқа тең болуы үшін ол Жерден қандай қашықтықта болуы керек?

Жинақтау: теория іске аса ма?Егер бұл іске асатын болса, осыдан кейін не болады?

Бағалау: Бұл жақсы ма, жоқ па және не себепті?

Гагарин Юрий Алексеевич тұңғыш ғарышкер

12 сәуір 1961 жылы

1 сағат 48 минут

“Орасан зор бір күш мені креслоға қатты батырғанын сездім. Кресло менің денеме ауыр салмақтың әсерін азайтатындай орналасқанымен, аяқ-қолымды қимылдата алмадым” — деп есіне түсірді Гагарин.

Білу және түсіну: Не? Қашан? Не үлгісі болып табылады?

Қолдану:Бұл немен байланысты?Бұл қалай пайдаланады?

Талдау:неге? Қалай? Себебі қандай?

Жинақтау: теория іске аса ма?Егер бұл іске асатын болса, осыдан кейін не болады?

Бағалау: Бұл жақсы ма, жоқ па және не себепті?

І деңгей.

1. Массасы 1,5 т денеге экваторға жақын Жер бетінде қандай ауырлық күші әсер етеді?

2. Жер бетіндегі денеге әсер ететін ауырлық күші 50 Н. Оның массасы қандай?

ІІ деңгей.

1. 60 Жер радиусына тең биіктігі дененің еркін түсу үдеуін есептеңдер.

2. Жердің масасы 6*10²⁴ кг, Жердің радиусы 6,4*10⁶м. (0,0026 м/с²).

3. Жер радиусына тең биіктікке массасы 10 кг денеге қандай ауырлық күші әсер етеді?g=9.8 м/c² (6,1 Н)

ІІІ деңгей.

1. Шолпанның орташа тығыздығы 5200 кг/м³, ал ғаламшардың радиусы 6100 км. Шолпан бетіндегі еркін түсу үдеуін табыңдар.