Задание 12

Изменение физических величин в процессах: механические и тепловые явления · 72 задания

Задание №12
№12Среднее
В бассейне под водой установлен динамик, излучающий звук определённой частоты. Часть звуковой волны отражается от поверхности воды, а часть преломляет…
Механические волны
Задание №12
№12Лёгкое
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
№12Сложное
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
№12Среднее
Груз, подвешенный к динамометру, с постоянной скоростью опускают встакан, частично заполненный водой, до полного погружения груза (см.рисунок). Как в…
Давление
Задание №12
№12Среднее
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
№12Среднее
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
№12Среднее
Деревянный кубик опустили в сосуд, частично заполненный водой, так что кубик плавает при частичном погружении (см. рисунок). Как после погружения куби…
Давление
Задание №12
№12Сложное
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
№12Среднее
На покоящееся тело, находящееся на гладкой горизонтальной плоскости, начинают действовать две горизонтальные силы, лежащие на одной прямой (см. рисуно…
Второй закон Ньютона
Задание №12
№12Среднее
Свинцовый шар подброшен вертикально вверх с некоторой начальной скоростью. Пренебрегая сопротивлением воздуха, укажите, как изменяются по мере движени…
Кинетическая и потенциальная энергия
Задание №12
№12Сложное
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
№12Сложное
В инерциальной системе отсчёта брусок, которому сообщили начальную скорость ₀, начинает скользить вверх по наклонной плоскости (см. рисунок). Как изме…
Второй закон Ньютона

Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

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

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:
$F = G \cdot \frac{M \cdot m}{r^2}$ ,
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:
$m \cdot a_c = G \cdot \frac{M \cdot m}{r^2}$ .
Так как $a_c = \frac{v^2}{r}$ , получаем выражение для орбитальной скорости: $v = \sqrt{\frac{G \cdot M}{r}}$ . Видно, что при увеличении радиуса скорость $v$ уменьшается.
Период обращения $T$ — это время одного полного круга по орбите длиной $2 \cdot \pi \cdot r$ :
$T = \frac{2 \cdot \pi \cdot r}{v}$ .
Подставим выражение для скорости: $T = \frac{2 \cdot \pi \cdot r}{\sqrt{\frac{G \cdot M}{r}}} = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt{\frac{r^3}{G \cdot M}}$ .
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