Изменение физических величин в процессах: механические и тепловые явления · 72 задания
- Задание №12№12
В бассейне под водой установлен динамик, излучающий звук определённой частоты. Часть звуковой волны отражается от поверхности воды, а часть преломляет…
Механические волны
- Задание №12№12
Газ нагревают в закрытом сосуде. Как в процессе нагревания изменяются объём газа и давление газа? Для каждой величины определите соответствующий харак…
Основные положения МКТ
- Задание №12№12
В инерциальной системе отсчёта брусок скользит с ускорением вниз по наклонной плоскости. Действующие на него силы изображены на рисунке. Как изменяютс…
Закон сохранения энергии
- Задание №12№12
Груз, подвешенный к динамометру, с постоянной скоростью опускают встакан, частично заполненный водой, до полного погружения груза (см.рисунок). Как в…
Давление
- Задание №12№12
В инерциальной системе отсчёта брусок скользит с ускорением вниз по наклонной плоскости. Действующие на него силы изображены на рисунке. Как изменяютс…
Закон сохранения энергии
- Задание №12№12
Мяч, катящийся по горизонтальному ровному футбольному полю, останавливается из-за трения. Как при этом изменяются полная механическая энергия и внутре…
Закон сохранения энергии
- Задание №12№12
Деревянный кубик опустили в сосуд, частично заполненный водой, так что кубик плавает при частичном погружении (см. рисунок). Как после погружения куби…
Давление
- Задание №12№12
2 литра воды перелили из сосуда 1 в сосуд 2. Площади дна сосудов одинаковы (см. рисунок). Как при этом изменились давление и сила давления воды на дно…
Давление
- Задание №12№12
На покоящееся тело, находящееся на гладкой горизонтальной плоскости, начинают действовать две горизонтальные силы, лежащие на одной прямой (см. рисуно…
Второй закон Ньютона
- Задание №12№12
Свинцовый шар подброшен вертикально вверх с некоторой начальной скоростью. Пренебрегая сопротивлением воздуха, укажите, как изменяются по мере движени…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №12№12
Деревянный кубик плавает в сосуде, частично заполненном водой (см. рисунок). Как изменятся сила тяжести, действующая на воду, и сила давления воды на…
Давление
- Задание №12№12
В инерциальной системе отсчёта брусок, которому сообщили начальную скорость _0 , начинает скользить вверх по наклонной плоскости (см. рисунок). Как из…
Второй закон Ньютона
Космический корабль, движущийся по круговой орбите вокруг Земли, сместился на другую круговую орбиту, большего радиуса. Как при этом изменились сила тяготения, действующая на корабль со стороны Земли,
и период обращения корабля вокруг Земли?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) | увеличилась |
2) | уменьшилась |
3) | не изменилась |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Правильный ответ
21
Пояснение
Решение.
Для решения задачи проанализируем, как изменение радиуса орбиты влияет на физические характеристики движения космического корабля.
1. Сила тяготения.
Согласно закону всемирного тяготения, сила F, с которой Земля притягивает корабль, определяется формулой:
F=G⋅r2M⋅m,
где G — гравитационная постоянная, M — масса Земли, m — масса корабля, r — расстояние от центра Земли до корабля (радиус орбиты).
Из формулы видно, что сила тяготения обратно пропорциональна квадрату радиуса. При переходе на орбиту большего радиуса (r увеличивается) знаменатель дроби растёт, следовательно, сила тяготения уменьшается. Это соответствует цифре 2.
2. Период обращения.
Для движения по круговой орбите центростремительное ускорение кораблю сообщает сила тяготения. По второму закону Ньютона:
m⋅ac=G⋅r2M⋅m.
Так как ac=rv2, получаем выражение для орбитальной скорости: v=rG⋅M. Видно, что при увеличении радиуса скорость v уменьшается.
Период обращения T — это время одного полного круга по орбите длиной 2⋅π⋅r:
T=v2⋅π⋅r.
Подставим выражение для скорости: T=rG⋅M2⋅π⋅r=2⋅π⋅G⋅Mr3.
Из полученной формулы (которая также является следствием третьего закона Кеплера) следует, что при увеличении радиуса орбиты r период обращения T увеличивается. Это соответствует цифре 1.
Таким образом, сила тяготения уменьшилась (2), а период обращения увеличился (1).
Ответ: 21
Источник: ФИПИ