Matura 2016 Zadanie 15: Proca Grawitacyjna | Fizyka Rozszerzona

Matura Rozszerzona z Fizyki Maj 2016 https://cke.gov.pl/images/_EGZAMIN_MATURALNY_OD_2015/Arkusze_egzaminacyjne/2016/formula_od_2015/MFA-R1_1P-162.pdf Zadanie 15. Nadanie obiektowi wystarczająco dużej prędkości początkowej (większej od pewnej granicznej wartości zwanej prędkością ucieczki) pozwala mu uwolnić się od Ziemi i odlecieć na dowolnie dużą odległość. Przyciąganie Ziemi nigdy nie zdoła zawrócić takiego obiektu. Mimo że jest to dosyć duża prędkość, to ludzkość zbudowała pojazdy zdolne ją osiągać. Dużo trudniejsza od ucieczki z Ziemi jest ucieczka od Słońca, którego masa jest prawie 336 tys. razy większa od masy Ziemi. Żaden z pojazdów kosmicznych zbudowanych do tej pory przez człowieka nie był w stanie za pomocą własnych silników nadać sobie energii wystarczającej do ucieczki od Słońca. Wiadomo jednak, że kilka wysłanych z Ziemi sond opuściło Układ Słoneczny – przyciąganie Słońca nigdy ich już nie zawróci. Rozpędzenie sondy uzyskano dzięki sprytnemu zaplanowaniu trajektorii lotu, tak aby w odpowiedni sposób przeleciała w pobliżu planety Układu Słonecznego. […] Mechanizm ten nosi nazwę procy grawitacyjnej lub asysty grawitacyjnej i był wykorzystywany do rozpędzania wielu sond, a niektóre z nich wykorzystywały go kilkakrotnie. Rozważmy sytuację, w której sonda obiega Słońce po orbicie w kierunku przeciwnym do kierunku obiegu planety. Wyobraźmy sobie, że sonda zbliża się do planety. W układzie odniesienia związanym z planetą trajektoria sondy ma w przybliżeniu kształt taki jak na rysunku obok. […] Składowe prędkości sondy prostopadłe do kierunku ruchu planety się nie zmienią, natomiast ulegną zmianie składowe równoległe – w fazie zbliżania od wartości składowej równoległej odejmie się prędkość planety, a w fazie oddalania prędkość planety się do niej doda. W konsekwencji, jeżeli porównamy składową równoległą prędkości sondy przed zbliżeniem i po nim, to będą się one różniły o podwojoną wartość prędkości planety. Uzyskamy zatem to, co chcieliśmy – sonda po zbliżeniu będzie się poruszać szybciej! Na podstawie: Szymon Charzyński, Proca grawitacyjna, „Delta”, lipiec 2014. Zadanie 15.1. (0–3) Oszacuj wartość prędkości, jaką należy nadać obiektowi znajdującemu się w odległości jednej jednostki astronomicznej (1 j.a. ≈ 150 mln km) od Słońca, aby mógł on trwale opuścić Układ Słoneczny. tor sondy kolejne położenia planety Zadanie 15.2. (0–1) Oblicz, jaką maksymalną prędkość względem Słońca mogłaby osiągnąć sonda początkowo poruszająca się względem niego z prędkością 10 km/s, na skutek zastosowania asysty grawitacyjnej Jowisza, krążącego wokół Słońca z prędkością 13 km/s. Zadanie 15.3. (0–1) Zaznacz poprawne dokończenie zdania. Przy zastosowaniu asysty grawitacyjnej energia kinetyczna sondy wzrasta kosztem A. energii potencjalnej sondy. B. energii kinetycznej Słońca. C. energii kinetycznej planety. D. energii potencjalnej planety. Zadanie 15.4. (0–1) Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. Asysta grawitacyjna opisana w tekście 1. może być wykorzystana do zmniejszenia prędkości sondy. P/F 2. nie powoduje zmiany kierunku ruchu sondy. P/F 3. wpływa na ruch sondy w podobny sposób, jak zderzenie sprężyste z poruszającym się ciałem o dużej masie. P/F #Matura #Fizyka #Siły ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Z karty wzorów polecam siły /watch/k2T5mlV_a2-_5 fejsy: https://www.facebook.com/jakmatura maile: jakmatura@gmail.com

Category