1. Z jaką prędkością należy wystrzelić ciało z powierzchni Ziemi aby nigdy nie wróciło? Dane: uniwersalna stała grawitacyjna G, masa Ziemi M promień kuli ziemskiej.

1. Z jaką prędkością należy wystrzelić ciało z powierzchni Ziemi aby nigdy nie wróciło? Dane: uniwersalna stała grawitacyjna G, masa Ziemi M promień kuli ziemskiej.
Odpowiedź

Aby ciało wystrzelone z powierzchni Ziemi już nigdy na nią nie wróciło musi osiągnąć drugą prędkość kosmiczną. Jeśli chcemy policzyć jej wartość, to zawsze robimy tak samo. Przyrównujemy jej energię początkową, tę którą ma na Ziemi oraz energię w "nieskończoności". Energia początkowa ciała to cała energia kinetyczna i potencjalna jaką posiada ciało: [latex]E_1=E_k+E_p= frac{mV^2}{2}-Gcdot frac{Mm}{R^2} \ V-predkosc ciala\ M-masa ziemi\ R-promien Ziemi\ m-masa ciala\ G-stala grawitacyjna[/latex] Chcemy aby ciało doleciało do nieskończoności. W nieskończoności cała energia kinetyczna ciała zostanie zamieniona w energie potencjalną i wyniesie 0. W nieskończoności energia potencjalna ciała wynosi najwięcej ile może wynieść czyli 0 (zauważ, że energia potencjalna jest ujemna dlatego 0 jest jej największą możliwą wartością). Czyli skoro energia kinetyczna wynosi 0 i energia potencjalna wynosi 0 to cała energia ciała też wynosi 0. Powtórzmy na ziemi energia wynosiła [latex]E_1[/latex], a w nieskończoności 0. Zgodnie z zasadą zachowania energii, te wartości są sobie równe. Możemy ułożyć równanie: [latex] frac{mV^2}{2}-Gcdot frac{Mm}{R^2} =0\ [/latex] Rozwiążemy je teraz, wyliczając prędkość V. [latex] frac{mV^2}{2}-Gcdot frac{Mm}{R} =0\ frac{mV^2}{2}=Gcdot frac{Mm}{R}\ frac{V^2}{2}=Gcdot frac{M}{R}\ V^2=Gcdot frac{2M}{R}\ V=sqrt{Gcdot frac{2M}{R}\}\ V= sqrt{6,67cdot 10^{-11}cdot frac{2cdot 6cdot10^{24} }{(6370000)} } = sqrt{66,7cdot 10^{-12}cdot frac{2cdot 6cdot10^{24} }{6,37cdot 10^{6}} } =oxed{11,2cdot 10^{3} frac{m}{s}} [/latex]

Dodaj swoją odpowiedź