2014-02-03
395
Cила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы и, разделенными расстоянием R, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
,
где G – гравитационная постоянная, равная 6,6725.
Первый закон. Существуют такие системы отсчёта, относительно которых материальная точка, при отсутствии внешних воздействий, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.
Второй закон.В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально ее массе.
Третий закон.Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению.
Исаак Ньютон25 декабря 1642 – 20 г.г. марта 1727 г
Рис.8. Счастливейший из смертных, ибо существует только одна
Вселенная, и Ньютон открыл ее законы – Жозеф Луи Лагранж
|
|
|
Первая космическая скорость (круговая скорость) - скорость, которую необходимо придать объекту, который после этого не будет использовать реактивное движение, чтобы вывести его на круговую орбиту с радиусом, равным радиусу планеты (пренебрегая сопротивлением атмосферы и вращением планеты). Иными словами, первая космическая скорость - это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите.
Вычисляется по формулам (см. рис.9):
| Центробежная сила |
| Сила тяготения |
| Первая космическая скорость |
Рис. 9. Формулы для расчета первой космической скорости
где m - масса объекта, M - масса планеты, G - гравитационная постоянная (6,67259·10−11 м³·кг−1·с−2), - первая космическая скорость, R - радиус планеты. Подставляя численные значения (для Земли M = 5,97·1024 кг, R = 6 371 км), найдем 7,9 км/с.
Вторая космическая скорость (параболическая скорость) - наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела.
Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его характеристикой. Для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с. Тело, имеющее около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца.
Для получения формулы второй космической скорости удобно обратить задачу - спросить, какую скорость получит тело на поверхности планеты, если будет падать на нее из бесконечности. Очевидно, что это именно та скорость, которую надо придать телу на поверхности планеты, чтобы вывести его за пределы ее гравитационного влияния (см. рис.10).
|
|
|
Третья космическая скорость - минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение Солнца и в результате уйти за пределы Солнечной системы в межзвёздное пространство. Равна 16,6 км/с.
| Закон сохранения энергии |
| Вторая космическая скорость |
Рис.10. Формулы для расчета второй космической скорости
Четвертая космическая скорость - минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение галактики Млечный Путь.
Графическая иллюстрация траекторий движения тела с первой и второй скоростью по И.Ньютону показана на рис.11.
Рис. 11. Иллюстрация траекторий движения тела с первой и второй
космическими скоростями по И.Ньютону
Размышления А.Эйнштейна над Всемирным законом тяготения И.Ньютона, процессами и явлениями, которые происходят с большими и малыми массами материи, большими скоростями, равными скорости света и точками наблюдения физического процесса или явления (системами отсчета) привели к созданию сначала специальной, а затем и общей теории относительности.
