Пошук по сайту


Задача Визначити лінійну швидкість

Задача Визначити лінійну швидкість

Космічні швидкості. Штучні супутники. Розвиток космонавтики. Внесок українських вчених у розвиток космонавтики.

Мета уроку: сформувати в учнів знання про фізичні основи космонавтики, космічні швидкості та особливості руху штучних супутників Землі, розвиток узагальнених знань учнів про внесок вітчизняних учених, дослідників у розвиток космічних досліджень; розвивати нестандартне мислення учнів, індивідуальні і творчі здібності учнів, логічне мислення, зорову і слухову пам’ять; виховувати впевненість у собі, необхідність в знаннях; шляхетність.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Фізичний лабіринт.

  1. Чому сила тяжіння на екваторі Землі менша, ніж на полюсах?

  2. Динамометр було проградуйовано на екваторі. Чи буде вага, виміряна цим динамометром на полюсі, така сама, як на екваторі?

  3. Камінь кинуто вертикально вгору. У які моменти камінь перебуває у стані невагомості?

  4. Яка сила викликає припливи і відливи в морях та океанах на Землі?

  5. Чи існують сили притягання між Місяцем і Сонцем?

  6. За яких умов виникають перевантаження?

  7. Коли тіло перебуває у стані невагомості?

  8. Чим вага тіла відрізняється від сили тяжіння?

  9. Як розрахувати силу тяжіння поблизу поверхні небесного тіла?

  10. Якщо тіло кинути під кутом до горизонту, то траєкторією руху буде…

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

Швидкість, яку треба надати тілу в момент запуску з даної планети, щоб тіло стало її штучним супутником і при цьому рухалося б по колу, центр якого збігається з центром цієї планети, називають першою космічною швидкістю.

a = .

a = ; ;

, звідки

. Поблизу поверхні Землі h=0, то .

, звідки , .

Оскільки g = 9,8 м/с, а R = 6,4 ∙ 10м, то

м/с – перша космічна швидкість поблизу поверхні Землі.

Розглянемо малюнок на стор.112.

Таким чином, тіло, швидкість якого дорівнює 7,9 км/с і напрямлена горизонтально відносно поверхні Землі, стає штучним супутником, що рухається по коловій орбіті. Як саме вдається надати тілу такої швидкості розглянемо далі.

Швидкість, яку потрібно надати тілу, щоб воно, подолавши притягання планети, перетворилося в супутник Сонця, називають другою космічною. Для Землі друга космічна швидкість ; = 11,2 км/с. Якщо значення швидкості більше 7,9 км/с, але менше 11,2 км/с, орбіта супутника Землі є еліптичною. Розвинувши швидкість 11,2 км/с, тіло почне рухатися по параболі і більше не повернеться до Землі.

Розв’язування задач.

Задача 1. Визначити лінійну швидкість v руху Землі навкруги Сонця, приймаючи масу Сонця М = 2 . 10 30 кг і відстань Землі та Сонця R = 1,5 . 108 км. Орбіту Землі вважати круговою.

Розв’язок. На орбіті Землю утримує доцентрова сила , роль якої грає сила тяжіння Сонця F. Тому = F. Але, згідно формулам (7) і (10)




і

де m — маса Землі, г = 6,67 . 10 -11 м3/(кг . сек2) є гравітаційна постійна.

Тоді

звідки



Задача 2. Льотчик вагою Р = 70 кг описує в літаку, що летить з швидкість v = 360 км/ч, вертикальну петлю Нестерова радіусом R = 400 м (мал. 8). Визначити силу, що притискує льотчика до сидіння у верхній і в нижній точках цієї петлі.

Розв’язок. При рішенні цієї задачі скористаємося уявленням про сили інерції. В неінерціальній системі відліку — літаку, що робить вертикальну петлю Нестерова, — на льотчика діють дві сили: його вага Р і доцентрова сила інерції Fц.и. Тому сила F, що притискує льотчика до сидіння в будь-якій точці петлі, рівна геометричній сумі сил Fц.и і Р.

З мал. виходить, що у верхній точці петлі ця сила рівна F1 = Fц.и – Р, а в нижній крапці — F2 = Fц.и + Р.

Оскільки відцентрова сила інерції виражається тією ж формулою (10), що і доцентрова сила, то

де m маса льотчика.

Тоді

ІV. Закріплення нового матеріалу.

Підсумок уроку.

Запитання для самоперевірки.

1. Що таке вага тіла?

2. У чому відмінність ваги тіла від сили тяжіння, що діє на тіло?

3. За допомогою якого приладу визначають вагу тіла?

4. У якому випадку вага тіла дорівнює силі тяжіння, що діє на це тіло?

5. Як зміниться вага тіла під час його прискореного руху? Виведіть формули для визначення ваги тіла, що рухається прискорено. Що таке перевантаження?

6. Чи зміниться вага тіла, якщо воно рухається з прискоренням в горизонтальному напрямі?

7. Як зміниться вага космонавта під час старту ракети та під час її приземлення?

8. Коли наступає невагомість? У чому вона виявляється?

9. Як зміниться вага тіла під час його прискореного руху по ввігнутій і випуклій частині кола?

10. Перелічіть всі вам відомі способи зміни ваги тіла.

11. Як має бути напрямлена швидкість тіла в момент його виходу на колову орбіту, щоб воно стало штучним супутником Землі?

12. Що таке перша космічна швидкість? Виведіть формулу для її розрахунку. Чому дорівнює перша космічна швидкість для Землі?

13. Чи можна вважати рух штучного супутника Землі рівноприскореним?

14. У якому стані знаходяться тіла на штучних супутниках Землі?

15. Що таке друга космічна швидкість? Чому вона дорівнює для Землі?

Домашнє завдання: §23, Впр.20 № 2, 3, 4*.

Додатковий матеріал.

Галузі застосування супутників.

Існують різні види супутників, що мають різні галузі застосування.

Супутники зв’язку: телебачення, радіо, телефонія, широкосмуговий зв’язок, мобільний зв’язок;

Навігаційні супутники: глобальна система позиціонування GPS;

Метеорологічні супутники: прогноз погоди;

Геологорозвідувальні супутники: картографування, прогноз урожайності, моніторинг розливів нафти;

Науково-дослідницькі супутники: дослідження стану озонового шару, атмосфери та ін.

Деякі приклади застосування різних супутників наводяться нижче. Серед них найпоширенішими є супутники зв’язку.

Супутники зв’язку.

Значна частина потужностей супутників, що їх використовують з метою зв’язку, відводиться під трансляцію телевізійних каналів. У 2003 р. найбільші американські провайдери – DirecTV та Echostar – спільно обслуговували понад 18 млн. будинків, а у Великобританії користувачами мережі BSkyB було майже 7 млн. домогосподарств. Відтоді, як супутникові системи набули високої пропускної спроможності, стало можливим упроваджувати нові телевізійні послуги, наприклад, HDTV (телебачення високої чіткості).

Супутникова телефонія стала незамінною у місцях, де бракує інших видів покриття, наприклад, при веденні репортажів із районів військових дій.

Телевізійні канали і компанії, які ведуть репортажі з районів військових дій і стихійних лих, використовують супутниковий зв’язок як єдино можливе рішення для місцевостей, де інфраструктура зв’язку відсутня або була знищена.

При прем’єрному показі фільмів зазвичай наявна невелика кількість копій. Це спричиняється значними витратами на доставку копій у різні регіони країни, а також в деяких місцях доводиться досить довго очікувати на показ нового фільму. Супутниковий зв’язок можна використовувати для швидкої і простої доставки нових фільмів у кінотеатри по всій країні при значному зниженні вартості такої розсилки. Це стане можливим, якщо кінотеатри перейдуть на використання цифрових проекторів (деякі кінотеатри уже мають таке обладнання).

Значні події, що передаються в прямому ефірі для мільйонів телеглядачів, звичайно транслюються через супутники по всьому світу. Прикладами цього стали конкурс Євробачення і багато спортивних подій, як-от: світові першості та Олімпійські ігри.

Компанії та індивідуальні користувачі, які перебувають в районах, що не мають наземної інфраструктури широкосмугового зв’язку, використовують супутники для з’єднання з Інетернет. Широкосмугові супутникові мережі дають доступ до одно- або двостороннього зв’язку.

Компанії, які потребують доступу до високошвидкісного Інтернету в певних місцях упродовж обмеженого часу, можуть використовувати мобільний супутниковий Інтернет. Це може бути корисним для забезпечення Інтернет-доступу для обмежених у часі подій, наприклад, під час торгів, оскільки це уможливлює для компанії встановлення легкого і швидкого зв’язку через широкосмуговий доступ за прийнятну ціну.

Міжнародні компанії з представництвами у країнах, що розвиваються, які не мають достатньої інфраструктури, також використовують супутниковий зв’язок для внутрішнього обміну інформацією.

Завдяки супутниковому зв’язку тепер стає можливим отримувати Інтернет-доступ у поїздах, літаках і на кораблях. Для людей, які багато подорожують і працюють у дорозі – це дуже цінна можливість.

Навігаційні супутники.

GPS (глобальна система позиціонування) – американська система військового призначення, відкрита для користування приватними особами. Європейський аналог - система Galileo, розроблена ESA (Європейським космічним агентством), планується для виведення на повну потужність (30 супутників і пов’язаних з ними наземних станцій) до 2013 року. За допомогою Galileo стане можливим визначати місцезнаходження об’єктів з точністю до 1 метра.

GPS використовується для морської навігації і визначення місцеположення об’єктів, наприклад, транспортних засобів. Таксомоторі компанії використовують GPS для керування рухом парку своїх машин. На сьогодні багато таксомоторних компаній використовують послугу GPS, яка дає змогу таксистам завантажувати карту місцевості безпосередньо в бортовий комп’ютер при введенні адреси місця призначення.

На деяких автобусних маршрутах надається цифрова інформація у вигляді сигналу про кількість хвилин до прибуття автобуса на певну зупинку. Ця система також використовує GPS.

Метеорологічні супутники.

Зображення, що їх одержують з метеорологічних супутників, є важливим джерелом інформації для метеорологів при складанні прогнозів погоди.

Метеорологічні супутники вимірюють рівень земної радіації і радіації, що випромінюється атмосферою між Землею і супутником. Вимірювання проводяться в спектральних "вікнах" або "каналах". Потім ці дані обробляють і одержують інформацію про тип і висоту хмарності, вологості, температуру морів і стану земної поверхні.

Геологорозвідувальні супутники

З початку 70-х років геологорозвідувальні організації ведуть зняття усієї земної поверхні у високому розділенні і зберігають цю інформацію. На цей час в архівах наявні уже декілька мільйонів сторінок. Це дає унікальну можливість для виявлення змін на поверхні материків. Уже багато років дослідницькі та інші організації використовують супутники для одержання вірогідних карт місцевості, інформації для прогнозу врожайності, змін, що відбуваються в джунглях Південної Америки і багатьох інших даних. Таку інформацію було б практично неможливо одержати без супутників.

Науково-дослідницькі супутники Науково-дослідницькі супутники використовуються для різних цілей, наприклад, для дослідження стану озонового шару і атмосфери. Приклад таких супутників – супутник Odin, запущений у лютому 2001 р. для дослідження стану озонового шару, який надав дослідникам багато цінної інформації. У вересні 2003 р. з Французької Гайани було запущено перший європейський місячний зонд "SMART-1", створений Шведським Космічним агентством для ESA (Європейського космічного агентства). Шведське Космічне агентство і ESA також здійснюють співробітництво в рамках проекту кліматичних досліджень із застосуванням супутників. Перші супутники запустили у 2008 році.

Внесок українських вчених у розвиток космонавтики



Становлення космічної галузі України почалося в 1937 році зі створення в Харків­ському авіаційному інституті Харківської реактивної групи під керівництвом Г. Проскури, що здійснила запуск великої стратосферної ракети під Харковом.

У 1951 році за рішенням Радянського Уряду великий автомо­більний завод, що будується в Дніпро­петровську, був перетворений у завод № 586 для виробництва радянських ракет Р-1. Для реалізації проекту по створенню ракети Р-12 з новими бойовими якостями в 1954 році на території заводу було створене самостійне Особливе конструкторське бюро, головним конструктором якого був призначений Михайло Янгель. У 1966 році завод № 586 був перейменований у Південний машинобудівний завод, а конструкторське бюро № 586 – у конструкторське бюро “Південне”.

У 1957 році на базі бойової ракети Р-12 була створена космічна ракета-носій “Космос”, що була в експлуатації до 1977 року.

Українські підприємства й організації “Комунар”, “Арсенал”, “Моноліт”, Евпаторійський космічний центр брали участь у підготовці  запуску першого штучного супутника Землі, виведеного на орбіту 4 жовтня 1957 року.

З початку 60-х років підприємства України почали розробку і виробництво систем керування, бортової автоматики й інших систем і приладів для космічних об'єктів і комплексів.

12 квітня 1961 року російська модифікована міжконтинентальна балістична ракета Р-7, обладнана приладами підприємств “Комунар” і “Арсенал”, вивела на навколоземну космічну орбіту першого в історії людства космонавта Юрія Гагаріна.

Діяльність конструкторського бюро “Південне” у сфері наукових досліджень почалася в 1961 році з розробки космічних апаратів “Метеор” і “Стріла”.

У 1962 році ракета-носій “Космос” вивела на орбіту перший супутник дніпропетровської розробки ДС-2, а в 1967 році ракетою-носієм “Космос” на орбіту був виведений орієнтований в атмосфері супутник “Космічна стріла”.

З 1965 року в конструкторському бюро “Південне” почалися роботи зі створення серії малих уніфікованих супутників для проведення наукових досліджень.

У середині 60-х років завод і конструкторське бюро “Південне” почали розробку космічних ракет-носіїв “Циклон" на базі бойових міжконтинентальних ракет Р-36.

У 1969 році з ініціативи конструкторського бюро “Південне” по створенню і реалізації міжнародної космічної програми “Інтеркосмос” відбулося виведення на орбіту першого супутника -  “Інтеркосмос-1”.

У рамках співробітництва з Французьким космічним центром протягом 1971-1982 років були здійснені запуски наукових супутників серії “Ореол”, створеними конструкторським бюро “Південне” і Южмашем.

На початку 70-х років конструкторське бюро “Південне” початок розробку автоматичних універсальних орбітальних станцій з орієнтацією на Землю і Сонце.

Фахівцями конструкторського бюро “Південне” була зроблена технічна допомога Індійської організації космічних досліджень під час розробки і запусків у 1975-1979 роках індійських супутників “Ариабхата” і “Бхаскара”.

У 1976 році в конструкторському бюро “Південне” під керівництвом Володимира Уткіна почалися роботи зі створення космічного ракетного комплексу “Зеніт”, розробка й іспити якого продовжувалися протягом 10 років.

На початку 80-х років почалися роботи з запусків космічних апаратів серії “Океан” для дистанційного зондування і дослідження Світового океану.

Для реалізації космічної діяльності в незалежній Україні в 1992 році був створений спеціальний орган виконавчої влади Національне космічне агентство України.

Через два роки була прийнята перша Державна космічна програма України на 1993-1997 роки.

У нових умовах успішно почалися розвиток і розробка нових космічних проектів і програм.

У 1995 році Державне конструкторське бюро “Південне” і виробниче об'єднання “Южмаш" разом з партнерами зі США, Росії і Норвегії почали реалізацію унікального проекту “Морський старт” по створенню ракетно-космічного комплексу з однойменною назвою.

У тому ж році з космодрому Плесецк ракета-носій “Циклон-3” зробила запуск на орбіту першого супутника під юрисдикцією України “Сич-1”.

У 1996 році були створені Інститут космічних досліджень і Національний центр керування й іспиту космічних засобів у місті Євпаторія.

На черговій сесії Верховної Ради України в 1996 році був прийнятий Закон України “Про космічну діяльність”.

У 1997 році Державне конструкторське бюро “Південне” у кооперації з російськими й українськими підприємствами почали створення космічного ракетного комплексу “Дніпро” на базі міжконтинентальних балістичних ракет РС-20 (SS-18 “Сатана” по класифікації НАТО).

У рамках розвитку міжнародного співробітництва в листопаду 1997 року відбувся політ першого космонавта-дослідника незалежної України Леоніда Каденюка в складі екіпажа американського космічного корабля «Колумбія» місії STS –87.

З метою підвищення ефективності космічної діяльності України в 1998 році в сферу керування Національного космічного агентства були передані підприємства й установи космічної галузі.

З 1999 року почалася активна реалізація міжнародних і національних космічних програм.

У березні 1999 року відбувся перший запуск ракети-носія “Зеніт-3SL” по програмі “Морський старт”, коли на орбіту був виведений макет супутника. У жовтні ракета-носій “Зеніт-3SL” здійснила перший комерційний запуск із плавучого космодрому і вивела на геостаціонарну орбіту американський супутник зв'язку Direc TV - 1R.

У квітні 1999 року був реалізований перший запуск ракети-носія “Дніпро”, що вивів на орбіту англійський супутник “Уосат-12”.

У липні 1999 року ракета-носій “Зеніт-2” запустила на орбіту україно-російський супутник дистанційного зондування Землі “Про”.

Запуск ракетою-носієм “Зеніт-3SL” американського супутника PanAmSat-9 по програмі “Морський старт” відбувся в липні 2000 року.

У вересні 2000 року ракета-носій “Дніпро-1” успішно запустила п'ять іноземних невеликих супутників: “Саудисат-1A” і “Саудисат-1Б, що належать Саудівської Аравії, італійські “Унисат” і “Мегсат”, і малайзійський супутник “Тиунгсат”.

У 2001 році були здійснені шість пусків українських ракет-носіїв Зеніт-2, Зеніт-3SL, Циклон-2, Циклон-3. Виведені на орбіти 15 космічних апаратів, одним із яких був україно-російський космічний апарат “АУОС-СМ-КФ”, призначений для реалізації програми дослідження сонячної активності в рамках спільного україно-російського проекту “КОРОНАС".

15 червня 2002 року був здійснений останній до цього часу пуск РН "Зеніт-3SL". Був виведений на орбіту космічний апарат "Galaxy IIIC".

24 жовтня 2002 року Верховна Рада України прийняла Третю Загальнодержавну (Національну) космічну програму України на 2003-2007 роки.

20 грудня 2002 року конверсійна ракета-носій "Дніпро" вивела на орбіту шість космічних апаратів закордонних замовників.

Як бачимо, внесок українських вчених у розвиток світової космонавтики є досить солідним і багатим.

поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Принцип відносності ейнштейна. Швидкість світла у вакуумі як гранична...

З'ясувати причини голодомору в Україні в 1932-1933 ро­ках; розкрити...
...

03 Вересня 2009 року Позивач: Відповідач
«25» серпня 2009 р я на своєму автомобілі Хюндай, д н. Вт1111СТ, проїжджав м. Гайсин Гайсинського району Винницької області. Де согласно...

Література
...

Задача перша
Компанія під час переговорів, необхідно дати правову оцінку фактичним обставинам справи, які нам відомі з умов задачі. Тому надалі...

«Чи знаєш ти свій край?»
України, її патріотом; розвивати швидкість мислення й пізнавальні інтереси; виховувати любов до рідного краю, інтерес до пізнання...

Задача: виявити рівень поінформованості учнів щодо проблеми торгівлі людьми
Тим не менш, люди перетворюються на «товар», який можна продавати І купувати, використовувати як завгодно, а потім викидати як непотріб....

Задача. Автомобіль масою 5 т рухається по опуклому мосту зі швидкістю
З якою силою автомобіль тисне на середину моста? Радіус кривизни моста 50 м. З якою мінімальною швидкістю має рухатися автомобіль,...

Урок правознавства, 9 клас Цілі уроку: • визначити зміст понят­тя «адміністративне право»
Обладнання: схеми №1, 2 «Адміністративне право», ват­ман, маркери, інформаційні блоки для учнів

Висново к
Україні, використання, розвитку та захисту державної мови та інших мов національних меншин у різних сферах суспільного життя, гарантії...



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

pravo.lekciya.com.ua
Головна сторінка