Спутник некоторой планеты движется по круговой орбите на расстоянии 6000 км от центра планеты. Период обращения спутника 90 мин.
А. Скорость спутника на орбите больше 8 км/с?
Б. Ускорение спутника больше 8 м/с²?
В. Ускорение спутника направлено по касательной к его орбите?
Г. Скорость спутника направлена по радиусу орбиты к центру планеты?
Дайте объяснение, почему так или не так.
Ответы на вопрос
Дано:
Радиус круговой орбиты спутника: км = м.
Период обращения спутника: мин = с.
Спутник движется по круговой орбите, то есть совершает равномерное движение по окружности. При этом модуль его скорости остаётся постоянным, но направление скорости непрерывно меняется.
А. Скорость спутника на орбите больше 8 км/с?
Ответ: нет, неверно.
Скорость спутника при движении по круговой орбите вычисляется по формуле:
Подставим известные значения:
Полученная скорость меньше 8 км/с:
Вывод: утверждение А неверно, потому что скорость спутника составляет примерно 7 км/с, а не более 8 км/с.
Б. Ускорение спутника больше 8 м/с²?
Ответ: да, верно.
Поскольку спутник движется по окружности, он обладает центростремительным ускорением. Оно определяется по формуле:
Переведём скорость в метры в секунду:
Подставим значения:
Сравниваем:
Вывод: утверждение Б верно, так как центростремительное ускорение спутника приблизительно равно 8,12 м/с², что больше 8 м/с².
В. Ускорение спутника направлено по касательной к его орбите?
Ответ: нет, неверно.
При равномерном движении по окружности ускорение спутника всегда направлено к центру окружности, то есть к центру планеты.
Такое ускорение называется центростремительным.
Оно возникает потому, что при движении спутника постоянно изменяется направление его скорости, хотя её модуль остаётся неизменным.
По касательной к орбите направлена скорость спутника, а не его ускорение.
Вывод: утверждение В неверно, поскольку ускорение направлено к центру планеты, а не по касательной к орбите.
Г. Скорость спутника направлена по радиусу орбиты к центру планеты?
Ответ: нет, неверно.
При движении по круговой орбите вектор скорости спутника в каждой точке направлен по касательной к окружности.
Вектор скорости перпендикулярен радиусу, проведённому от центра планеты к спутнику.
Если бы скорость спутника была направлена к центру планеты, он двигался бы в сторону планеты, а не по круговой орбите.
Вывод: утверждение Г неверно, поскольку скорость спутника направлена по касательной к орбите, а не к центру планеты.
Итоговый ответ
Утверждение |
Верно или неверно |
Объяснение |
|---|---|---|
А |
Неверно |
Скорость равна примерно 6,98 км/с, что меньше 8 км/с. |
Б |
Верно |
Ускорение равно примерно 8,12 м/с², что больше 8 м/с². |
В |
Неверно |
Ускорение направлено к центру планеты. |
Г |
Неверно |
Скорость направлена по касательной к орбите. |
Правильный ответ: А — нет, Б — да, В — нет, Г — нет.
Главное правило, которое нужно запомнить: при равномерном движении по окружности скорость направлена по касательной к траектории, а центростремительное ускорение — к центру окружности. Эти два вектора всегда перпендикулярны друг другу.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

