Reja: Yerning tortishish maydonida jisimlarning harakati

Yerning tortishish maydoni

Yerning tortishish maydoni - bu ikki kuchning ta'siri natijasida sayyoramiz atrofida hosil bo'lgan kuch-energiya maydoni:

• 
  tortishish kuchi;
  
• 
  markazdan qochma kuch, uning ko'rinishi Yerning o'z o'qi atrofida aylanishiga bog'liq (kunlik aylanish).
  

Og'irlik kuchi ham, markazdan qochma kuch ham doimiy ravishda harakat qilganligi sababli, tortishish maydoni ham doimiy hodisadir.
Quyosh, Oy va boshqa ba'zi osmon jismlarining tortishish kuchlari, shuningdek, Yerning atmosfera massalari maydonga ahamiyatsiz ta'sir ko'rsatadi.
Tortishish qonuni va ser Isaak Nyuton

Ingliz fizigi ser Isaak Nyuton mashhur afsona, bir kuni kunduzi bog'da yurib, osmonda oyni ko'rdi. Shu payt shoxdan olma tushib ketdi. Nyuton o'sha paytda harakat qonunini o'rganayotgan edi va olma tortishish maydoni ta'siriga tushishini va Oyning Yer atrofida orbita bo'ylab aylanishini bilar edi.
Va keyin aql-idrok bilan yoritilgan ajoyib olimning miyasiga, ehtimol, olma Oy o'z orbitasida bo'lgan bir xil kuchga bo'ysunib, erga tushadi va butun galaktika bo'ylab tasodifiy shoshilmaydi, degan fikr keldi. Nyutonning uchinchi qonuni deb ham ataladigan butun dunyo tortishish qonuni shunday kashf etilgan.
Matematik formulalar tilida bu qonun quyidagicha ko'rinadi:
F=GMm/D2 ,
qayerda F- ikki jism orasidagi o'zaro tortishish kuchi;
M- birinchi jismning massasi;
m- ikkinchi tananing massasi;
D2- ikki jism orasidagi masofa;
G- tortishish doimiysi, 6,67x10 -11 ga teng.


2. Kosmik tezlik - jism Yer sunʼiy yoʻldoshi, sunʼiy sayyora boʻlishi uchun yoki u Quyosh sistemasini butunlay tark etishi uchun unga beriladigan uchta eng kichik tezlik. Birinchi Kosmik tezlik (~ 7,91 km/s) jismning Yer sirtidan nolinchi balandlikda doiraviy orbita boʻylab harakatlanishi uchun kerak boʻladigan energiyani ifodalaydi. Tezlik osha borgan sari jism elliptik orbita boʻylab harakatlana boshlaydi. Jism ikkinchi Kosmik tezlik (-11,2 km/s) da Yerga nisbatan parabolik trayektoriya boʻyicha harakatlanadi. Ikkinchi Kosmik tezlik dan yuqori tezlikda jism giperbolik trayektoriya boʻyicha harakatlanadi va u Yerning tortish kuchini yengib, Quyoshning sunʼiy yoʻldoshiga aylanadi. Jism Yer sirtida uchinchi Kosmik tezlik (-16,7 km/s)ni olib, Quyoshga nisbatan parabola boʻylab harakatlanadi (Yer orbitasi yaqinida bu tezlik 42,1 km/s ga teng) va Quyosh sistemasining tortish kuchi doirasidan chiqib ketadi. Kosmik tezlik kattaliklari Yer atmosferasi qarshiligi, Yer siqilishi va boshqa ni hisobga olmagan holda keltirilgan. Kosmik tezlikni barcha osmon jismlariga nisbatan qoʻllash mumkin. Mas, Oy uchun birinchi Kosmik tezlik-1,7 km/s, ikkinchi Kosmik tezlik~2,4 km/s.^[1]v1=√gR v2=√2gR v3=√3gRl
Jismning Yer sirti yaqinida aylana bo’ylab harakatlanishi uchun zarur bo’lgan v₁ gorizontal tezlikka birinchi kosmik tezlik deyiladi.
Jism Yer atrofida v₁ birinchi kosmik tezlik bilan harakatlangani uchun, uning markazga intilma tezlanishi erkin tushish tezlanishidan iboratdir.
Agar jism gorizontga nisbatan burchak ostida otilsa, u biror balandlikka ko‘tarilib, so‘ng ma’lum masofaga borib tushadi. Agar boshlang‘ich tezlik oshirilab borilsa, uchish uzoqligi ham oshib boradi va Yerning ko‘rinmaydigan qismiga ham aylanib o‘tib tushishi mumkin. Tezlikning shunday bir qiymati keladiki, bunda jism Yer sirtiga qaytib tushmasdan Yer atrofida aylana boshlaydi. Ana shu tezlikdan boshlab kosmik tezlik deb ataluvchi tezliklar boshlanadi. Jismni kosmosga uchirishdan oldin qo‘yilgan maqsadga qarab beriladigan tezlik qiymatiga ko‘ra bir necha xil kosmik tezliklarga bo‘linadi.
Birinchi kosmik tezlik. Jismni planetaning davriy yo‘ldoshiga aylantirish uchun kerak bo‘lgan tezlik qiymatiga birinchi kosmik tezlik deyiladi. Bu tezlikda jism Yer yoki biror bir planeta atrofida doiraviy orbita bo‘ylab aylanma harakat qiladi. Shuning uchun, ham 1-kosmik tezlikni orbitaviy tezlik deb ham ataladi.
Jismning Yer atrofida aylanma harakat qilishi uchun unga ta’sir qilayotgan markazdan qochma kuch Yer bilan jism o‘rtasidagi butun olam tortishish maydoni hosil qilgan gravitatsion kuchga teng bo‘lishi kerak .
Demak, Yer sirti uchun birinchi kosmik tezlik quyidagicha bo‘lar ekan:
1-kosmik tezlikning Yer sirti uchun qiymatini bilgan holda uning ixtiyoriy h balandlik uchun qiymatini ham aniqlash mumkin. Bunda jism yoki kosmik kema r=R+h radiusli orbita bo‘ylab aylanadi. Markazdan qochuvchi kuch va gravitatsion tortish kuchlari o‘zaro tenglanib, so‘ralgan kattalik aniqlanadi.
Demak, Yer sirtidan biror h balandlikdagi sun’iy yo‘ldosh uchun birinchi kosmik tezlikning qiymati ushbu formula yordamida aniqlanadi.
Yer sirtidan biror h balandlikda aylanayotgan sun’iy yo‘ldoshning aylanish davri quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
Shuning uchun
Bundan birinchi kosmik tezlik
Bu yerda qiymatlarni qo’ysak, . Har qanday jismga birinchi kosmik tezlik berilsa, u Yerning sun’iy yo’ldoshi bo’lib qoladi. Yo’ldoshlar Yer atrofida faqat bitta kuch butun olam tortishish kuchi ta’sirida harakat qiladi. Bu kuch yo’ldoshga va uning ichidagi barcha buyumlarga bir xil tezlanish beradi.
Jismning Yerning tortish sferasidan chiqib ketib, Quyoshning sun’iy yo’ldoshi bo’lib, harakatlana olishi uchun zarur bo’lgan boshlang’ich ₁₁ tezlikka ikkinchi kosmik tezlik deyiladi.
Ikkinchi kosmik tezlik.
Jismga 1-kosmik tezlik berilganda u Yer atrofida doiraviy harakat qilib, Yerni butunlay tark etib keta olmaydi, ya’ni jism Yer atrofida “tutqun” holatda aylanadi. Lekin, jismga shunday bir tezlik beriladiki, u Yerdan butunlay uzoqlashib ketadi va qaytib kelmaydi, ya’ni jism “tutqun”likdan butunlay “ozod” bo‘ladi. Barcha ta’sirlardan holi bo‘lgan bu jism erkin jismga aylanadi.
Jismning Yerning tortishish maydonini tortib uzib chiqib ketish uchun zarur tezlik ikkinchi kosmik tezlik hisoblanadi. 2-kosmik tezlikni qochish tezligi deb ham ataladi.
Jism Yerning tortish kuchini engib, Quyosh atrofida boshqa planetalar kabi harakatlanishi uchun uning kinetik energiyasi Yer hosil qilgan gravitatsion energiyaga teng bo‘lishi kerak (energiya haqida keyingi mavzularda batafsil tanishib chiqamiz). Shundan foydalanib, ikkinchi kosmik tezlik topiladi.
Demak, ikkinchi kosmik tezlik quyidagicha bo‘lar ekan.
2-kosmik tezlikning Yer sirti uchun qiymatini bilgan holda uning ixtiyoriy h balandlik uchun qiymatini ham aniqlash mumkin. Bunda jism yoki kosmik kema r=R+h radiusli orbita bo‘ylab aylanadi. Kosmik kema oladigan kinetik energiya uning potensial energiyasiga miqdor jihatidan teng bo‘lganda, bu kema Yerning tortish kuchini engib cheksiz uzoqlasha oladi.
Demak, Yer sirtidan biror h balandlikdagi kosmik kema uchun ikkinchii kosmik tezlik ushbu ko‘rinishda bo‘lar ekan:
Ikkinchi kosmik tezlik 1959 yili 2-yanvar kuni amalga oshirilgan. Hisoblardan ma’lumki, ikkinchi kosmik tezlik birinchi kosmik tezlikdan 2 marta katta
son qiymatini hisoblasak
Jismning Quyoshning tortish sferasini tashlab chiqib ketishi va Galaktikaning sun’iy yo’ldoshi bo’lib harakatlanishi uchun zarur bo’lgan boshlang’ich ₁₁₁ tezligiga uchinchi kosmik tezlik deyiladi. Uning harakat traektoriyasi parabola ko’rinishiida bo’ladi

Uchinchi kosmik tezlik. Yer sirtidan 2-kosmik tezlik bilan uchirilgan jism Yerning tortish maydonini butunlay yengib erkin jismga aylangan bo‘lar edi, agar Yerdan boshqa osmon jismi bo‘lmaganida. Lekin, Yerning maydonidan tashqarida juda ulkan, massiv Quyoshning tortish maydoni mavjud. Shuning uchun, Yerdan butunlay uzoqlashib ketgan jism endi Quyoshning ta’sir maydoniga tushib qoladi. Bu jismni erkin jismga aylantirish uchun Quyoshning ham ta’sir maydonini yengib keta oladigan tezlik berish talab etiladi.

Jismning Quyoshning tortish maydonidan ham chiqib keta olishi uchun zarur bo‘lgan tezlik uchinchi kosmik tezlik deyiladi. 3-kosmik tezlikni hisoblab topamiz.
Quyoshning tortish maydonidan chiqib ketgan jism Galaktikaning ta’sir maydoniga tushib qoladi va Galaktika atrofida harakat qiladi. Bunday jism sun’iy yulduz deyiladi. Jism sun’iy yulduz bo‘lishi uchun uning kinetik energiyasi Quyosh hosil qilgan gravitatsion energiyaga teng bo‘lishi kerak.
Sonlarni yuqoridagi formulaga qo‘yamiz.
Bu tezlikdan Yerning aylanma harakat tezligini olib tashlasak, kelib chiqadi. Jism Yerning tortish kuchini yengib chiqgandan keyin Yer orbitasi bo‘ylab Yer harakat yo‘nalishida 12,3 km/s tezlik bilan harakatlansagina Quyoshning ta’sir maydonidan chiqib keta oladi. Lekin, Yerning tortish maydonini engib chiqishi uchun ham qo‘shimcha energiya ketadi. Demak, jism sun’iy yulduzga aylanishi uchun uning kinetik energiyasi Yerning gravitsion maydon energiyasi va tezlikdagi kinetik energiya lar yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak ekan.
Bundan uchinchi kosmik tezlik quyidagicha bo‘ladi:
Yuqoridagi natija faqat Yer va Quyoshning ta’sirini hisobga olgan hol uchun chiqarildi. Lekin, Quyosh sistemasining qolgan 8 ta planetasi, astroidlar va kometalarning ta’sirini ham hisobga olganda uchinchi kosmik tezlikning qiymati ga teng bo‘lar ekan.
Jism boshlang’ich tezligining qiymatiga qarab, quyidagi hollar kelib chiqadi:

1. _o= ₁ bo’lganda jism ellips yoyi bo’ylab harakatlanib, Yerga qaytib tushadi.

   
   

2. _o=₁ bo’lganda jism aylana bo’ylab harakatlanib, Yerning sun’iy yo’ldoshiga aylanadi.

   
   

3. ₁=_o= ₁₁ bo’lganda jism ellips bo’ylab harakatlanib, Yerning sun’iy yo’ldoshligicha qoladi.

   
   

4. _o= ₁₁ bo’lganda jism parabola bo’ylab harakatlanib, Quyoshning sun’iy yo’ldoshi bo’lib qoladi.

   
   

5. _o=₁₁₁ bo’lganda jism giperbola bo’ylab harakatlanib, Galaktikaning sun’iy yo’ldoshi bo’lib qoladi.

   
   

Xulosalar: Butun olam tortishish qonunini Jismlar bir-birini o’zlarining massalari ko’paytmasiga to’g’ri proporsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsional kuch bilan tortadi.

Birinchi kosmik tezlik 7,9 km/s
Ikkinchi kosmik tezlik
Uchinchi kosmik tezlik

Xulosa

Inson va hayvonlarning quruqlikdagi hayotga moslashishida tortishish kuchi katta rol o'ynadi. Og'irlik kuchi tufayli biz er yuzida yuramiz va kosmosga uchib ketmaymiz. U sayyoralar atmosferasini va okeanlardagi suvni saqlaydi. Biz buni Quyosh sistemamizdagi sayyoralar va ularning sun'iy yo'ldoshlarining harakatidan qarzdormiz. Erning tortishish kuchi bilan tanishuvimiz tugadi. Ko'p asrlar davomida odamlar o'zlarini erdagi kishanlardan ozod qilish yo'llarini qidirdilar. Hozircha antigravitatsiya sirlari ochilmagan.
Ammo insoniyat yerning tortishish kuchini engib, kosmik tadqiqotlarda ajoyib muvaffaqiyatlarga erishdi. Agar bu xabar siz uchun foydali bo'lsa, sizni ko'rganimdan xursand bo'lardim. Biz atrofimizdagi barcha narsalarning og'irligi borligiga o'rganib qolganmiz. Bu tortishish kuchi ularni Yerga jalb qilgani uchun sodir bo'ladi. Samolyotda yoki parashyutda uchayotgan bo'lsak ham, og'irlik bizdan yo'qolmaydi. Ammo vazn hali ham yo'qolsa nima bo'ladi, bu qachon sodir bo'ladi va vaznsizlik ostida qanday qiziqarli hodisalar kuzatiladi? Bularning barchasi ushbu postda.
Nyuton tomonidan kashf etilgan butun olam tortishish qonunida aytilishicha, massasi bo'lgan barcha jismlar bir-biriga tortiladi. Kichkina massaga ega bo'lgan jismlar uchun bunday tortishish deyarli sezilmaydi, lekin agar tananing katta massasi bo'lsa, masalan, bizning Yer sayyoramiz (va uning kilogrammdagi massasi 25 xonali raqamda ifodalangan), unda tortishish sezilarli bo'ladi. . Shu sababli, barcha jismlar Yerga tortiladi - agar ular ko'tarilsa, ular pastga tushadi va ular tushganda, tortishish kuchi ularni yer yuzasiga bosadi. Bu Yerdagi hamma narsaning og'irligiga olib keladi, hatto havo ham tortishish kuchi bilan Yerga bosiladi va uning og'irligi bilan uning yuzasida bo'lgan barcha narsalarni bosadi.
Qachon vazn yo'qolishi mumkin? Yoki tortishish kuchi tanaga umuman ta'sir qilmasa, yoki u ta'sir qilganda, lekin hech narsa tananing erkin tushishiga to'sqinlik qilmaydi. Unga tortish kuchi Yerdan uzoqlashgan sari kamayib borsa-da, hatto yuzlab va minglab kilometr balandliklarda ham u kuchli bo'lib qoladi, shuning uchun tortishish kuchidan xalos bo'lish oson emas. Ammo erkin tushish holatida bo'lish juda mumkin.
Misol uchun, agar siz o'zingizni maxsus traektoriya bo'ylab harakatlanayotgan samolyotda ko'rsangiz, o'zingizni vaznsizlik holatida topishingiz mumkin - xuddi havo qarshiligi to'sqinlik qilmaydigan jism kabi.
Albatta, samolyot uzoq vaqt davomida bunday traektoriya bo'ylab harakatlana olmaydi, chunki u erga qulab tushadi. Shuning uchun faqat orbital stantsiyada yashovchi kosmonavtlar vaznsizlikda uzoq vaqt qolishga duch kelishadi. Va ular biz vaznsizlikda ko'nikkan ko'plab hodisalar Yerdagidan butunlay boshqacha tarzda sodir bo'lishiga ko'nikishlari kerak.