С какой скоростью будет двигаться космический корабль относительно земли

Задача по физике.
С какои скоростью должен двигаться космическии корабль относительно Земли, чтобы часы на нём шли в 4 раза медленнее, чем на Земле.

Металлическое тело кубической формы со стороной 30 см плавает в сосуде с ртутью. В сосуд налили жидкость таким образом, что её верхний уровень совпал с верхней горизонтальной поверхностью тела. Найди высоту столба налитой в сосуд жидкости.

Справочные данные: плотность металла — 11350 кг/м3, плотность ртути — 13600 кг/м3, плотность жидкости — 1000 кг/м3. (Ответ округли до десятых.)

С какой скоростью будет двигаться космический корабль относительно земли

С какой скоростью относительно Земли должен двигаться космический корабль . Чтобыего продольные размеры для земного наблюдателем были в 2 раза меньше истинных ?

Космические скорости: насколько быстро нужно лететь, чтобы покинуть Землю, планетную систему и галактику?

Несмотря на то, что отечественная космонавтика переживает не лучшие, мягко говоря, времена, космосом на сегодняшний день интересуется все больше людей разного возраста и уровня образования. Усилиями частных инвесторов и популяризаторов науки пространство за пределами нашей планеты становится все более интересным, доступным и понятным, привлекая любознательных граждан к получению новых знаний.

В этом материале мы кратко, избегая сложных пояснений и формулировок, расскажем о космических скоростях, которые необходимы для преодоления гравитационных полей астрономических объектов. В новостных сюжетах мы часто слышим такое словосочетание, как «первая (вторая, третья, четвертая) космическая скорость», однако далеко не каждый обыватель понимает о каких скоростях идет речь и как их определяют.

Что такое космическая скорость

Космическими скоростями в космонавтике (речь идет не только о пилотируемых полетах, но для удобства мы будем называть все запуски искусственных космических аппаратов космонавтикой) пользуются для расчета минимально необходимой скорости для:

1. Выхода космических аппаратов на орбиту Земли;
2. Выхода космических аппаратов за пределы гравитационного поля Земли;
3. Выхода космических аппаратов за пределы Солнечной системы;
4. Выхода космических аппаратов за пределы галактики Млечный Путь.

Естественно, формулы расчета космических скоростей применимы не только к нашей планете, но и к любому другому объекту Вселенной, однако мы рассмотрим лишь актуальные для земных космических аппаратов значения.

Первая космическая скорость — 7,9 км/сек

Чтобы вращаться на орбите Земли, спутнику необходимо иметь первую космическую или круговую скорость, которая для нашей планеты равна примерно 7,9 км/сек. В этом случае объект на орбите будет удерживать сила, называемая в народе центробежной, а движение Земли и сила притяжения не позволят спутнику покинуть гравитационное поле планеты.

Отсюда следует довольно интересное и простое умозаключение: что будет если в формуле расчета первой космической скорости (V1 = (GM/R) в степени 1/2, где M – масса объекта, R – радиус, а G – гравитационная постоянная) поиграть с цифрами и подставить данные, которые определят первую космическую скорость для выдуманного нами объекта, как равную скорости света (чуть менее 300 000 км/сек)?

Мы получим объект огромной массы и малого радиуса, на который свет может падать, но покинуть его гравитационное поле фотоны уже не в состоянии, ведь для этого нужна вторая космическая скорость, которая в данном случае будет превышать скорость света, что невозможно в известной нам Вселенной. Это есть объект, о котором слышал каждый и который астрофизики называют «черной дырой».

Вторая космическая скорость — 11,2 км/сек

В 1959 году в СССР состоялся запуск автоматической межпланетной станции Луна-1 — первого искусственного объекта, покинувшего гравитационное поле Земли и ставшего спутником Солнца. Для этого аппарату пришлось разогнаться до второй космической скорости (она же скорость убегания), которая для Земли составляет порядка 11,2 км/сек. Покинув Землю на такой скорости, объект выходит на параболическую орбиту, которая при условии отсутствия других тел во Вселенной позволила бы ему бесконечно далеко удалиться от планеты.

Третья космическая скорость — 16,6 км/сек

Определить точное значение третьей космической скорости невозможно, так оно может колебаться в довольно широком диапазоне. Имеет значение угол направления запуска к траектории движения Земли по орбите и контакт с гравитационными полями других планет, которые могут как ускорять, так и притормаживать КА. Минимальное значение третьей космической скорости оценивается как 16,6 км/сек.

Четвертая космическая скорость — 400-600 км/сек

Редко употребляемый термин ввиду недосягаемости определяемых им величин для нашей космонавтики в обозримом будущем. Четвертая космическая скорость подразумевает вылет КА за пределы галактики, что в принципе невозможно при текущем и ожидаемом уровне развития технологий. Учитывая, что наша Солнечная система вращается вокруг галактического центра со скоростью около 220 км/сек, примерную расчетную скорость искусственного аппарата для вылета за пределы Млечного Пути можно определить как 400-600 км/сек.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 305

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Интересно, спасибо за статью)

Автор не дуркуй и ахинею не гони солнечную систему еще не один апарат не покинул хотя думали многие так а на деле увы не совсем так так что не надо лгать коли сам не чего не понимаешь и черная дыра то же ложь есть гипотезы но в последнее время и они плывут так как дебет с кредитом не сходится .

А что же тогда, говорят, что Вояджер – первый, что покинуло СС

Говорят много но мало толку включи поиск (где кончаются пределы солнца) и вы там обнаружите что это около двух световых лет так что думайте сами .

вообще-то размер СС составляет около 0,0015 световых лет.

Солнечная система не ограничена орбитами планет.

Вояджер разогнали до 42 км в сек. Для этого использовали удачное расположение тяжелых планет Юпитер, Сатурн, Нептун.
Вояджер уже был хорошо разогнан до Юпитера. И + притяжение Юпитера добавило скорости. Пролетаю около Юпитера по кривой, Вояджер был подхвачен Ураном или Сатурном. Точно не помню.

Говорят что кур доят, Вояджер всего лишь покинул сферу солнечного ветра

Сфера солнечного ветра – Нобелевскую премию за это определение, мужики-то не знали)))

Всё это не только вчерашний, а позавчерашний век. Сейчас при наличии новых технологий следует идти другим путём в области космической логистики и коммуникации.
В этом вопросе надо кардинально изменить концептуальную конструктивную и композиционную основу ракеты с несколькими ступенями. Надо создать воздушную стартовую платформу (ВСП) с ядерной силовой установкой (ЯСУ) – это может быть дрон в виде тора, снабжённый несколькими ТРД, который будет поднимать до 60-100 км орбитальный модуль-ракету (ОМР), он будет находиться внутри тора, и будет стартовать с этой высоты без всяких ступеней. Как вариант ВСП может быть сделан, как тор-дирижабль с насыщением горячим воздухом, который будет создаваться за счет ЯСУ. Естественно ВСП будет встречать ОМР на высоте 60-100 км для возврата на землю. ВСП будет многоразовый, что станет гораздо дешевле одноразовых ступеней. ВСП можно использовать, и как боевой воздушный комплекс с возможностью дежурить у границ наших “партнеров”.

)))))))))))) ядерную установку . иди ты знаешь куда со своими предложениями . ну хотя бы иди дальше ЛУНЫ и там запускай . Космонавт – разведчик -испытатель блин . ))))))))))))) придумать же такую ерунду ))))))))))) на сколько взлетов ЗЕМЛИ хватит . штуки на 3-4 и мы МАРС .

Покинуть можно с любой скоростью, если будет постоянно работать двигатель.Это всё скорости свободного полёта, когда отключены двигатели.
А это вообще двоечник написал “В 2013 году Вояджер-1, преодолев более 18 млрд километров и набрав скорость около 17 км/сек”
не набрав 17 км/с, а потеряв до 17 км/с. Потому что в 1990 году Вояджер чесал больше 25 км/с, но постепенно замедляется притяжением Солнца.

То есть есть шанс что вояджеры вообще никуда не улетят и солнце замедлит их скорость удаления до нуля и притянет обратно?

Практическое занятие 6

В 1849 г. французский физик Физо поставил следующий опыт. Свет от источника а падал на зеркало б , расположенное на расстоянии s=3,733 км, и отражаясь, падал в глаз наблюдателя. Быстро вращающийся зубчатый диск, пропуская порцию света, за время t , в течении которого свет шел до зеркала и обратно, мог повернуться так, что загораживал своим ближайшим зубцом путь отраженному свету и наблюдатель не видел его. Какое значение скорости света было получено в этом опыте, если диск, имеющий N=720 зубцов, вращался со скоростью n=29,2 об/с ?

Дано:

—?

За время t диск поворачивается на один зубец, т. е. на полного оборота . Время одного оборота .

Следовательно, .

Найдем скорость света

Ответ: скорость света с=315000 км/с.

Задача 2

Система отсчета движется относительно системы отсчета К со скоростью . Частица движется относительно системы отсчета со скоростью . Определите скорость частицы в системе отсчета К.

По релятивистскому закону сложения скоростей

т. е.

Анализируя полученный результат, целесообразно показать, что по классическому закону сложения скоростей было бы

, т. е. , т. е. ,

что недопустимо, так как скорость света в вакууме является предельной скоростью передачи сигнала.

Задача 3

Из точки А на спутник, летящий со скоростью , падает лазерный луч с частотой . Отраженный луч регистрируется в точке В. Найти частоту принимаемого на Земле сигнала. Оценить разрешающую способность R регистрирующего спектрального прибора, необходимую для обнаружения релятивистской поправки к смещению частоты.

Дано:

R, — ?

Перейдем в систему, в которой спутник покоится. Частота приходящего на спутник сигнала равна

Такую же частоту в системе, связанной со спутником, будет иметь отраженный сигнал. Перейдя теперь снова к системе, связанной с Землей, обнаружим в точке В сигнал с частотой

.

Релятивистская поправка к частоте есть

.

Отсюда следует, что разрешающая способность R спектрального прибора должно быть

.

Ответ: разрешающая способность прибора R ≈10 9 .

Задача 4

С целью проверки теории относительности предполагается с помощью радиоволн точно измерить параметры орбиты спутника Земли. Однако из-за преломления радиоволн в ионосфере, где средняя концентрация электронов N = 10 5 см -3 , возникают ошибки измерений. Оценить минимальную частоту , на которой следует проводить такие наблюдения.

— ?

Поправки, обусловленные теорией относительности, составляют (/с) 2 часть от измеряемых величин. Показатель преломления для плазмы отличен от единицы на величину

,

где e и m_e – заряд и масса электрона. Поскольку состояние ионосферы (плотность электронов) меняется неконтролируемым образом, для надежного обнаружения эффектов, предсказываемых теорий относительности, ошибка измерения параметров орбиты не должна превышать

. Таким образом,

.

(Гц).

Ответ: ≈ 0,8۰10 11 Гц.

Задача 5

Измерение дисперсии показателя преломления оптического стекла дало n₁ = 1,528 для λ₁ = 0,434 мкм и n₂ = 1,523 для λ₂ = 0,486 мкм. Вычислить отношение групповой скорости к фазовой скорости для света с длиной волны 0,434 мкм.

λ₁ = 0,434 мкм = 0,434۰10 -6 м

λ₂ = 0,486 мкм = 0,486۰10 -6 м

— ?

Зависимость групповой скорости u от показателя преломления n и длины волны λ имеет вид:

(1)

где с — скорость света в вакууме.

Фазовая скорость определяется как

(2)

Разделив выражение (1) на (2), получим:

Средняя дисперсия:

Для длины волны λ₁ и средней дисперсии имеем:

Ответ: отношение групповой скорости к фазовой .

Задачи для самостоятельного решения:

Какое время пройдет на Земле, если в космическом корабле, движущемся со скоростью =0,8 с относительно Земли, пройдет 21 год?
Две ракеты движутся на встречу друг другу со скоростями = 0,6 с и = 0,9 с относительно неподвижного наблюдателя. Определить скорость сближения ракет по классической и релятивистской формулам сложения скоростей.

Какое время пройдет на Земле, если в космическом корабле, движущемся со скоростью = 0,8 с относительно Земли, пройдет 21 год?
Схема опыта Майкельсона по определению скорости света изображена на рисунке. Расстояние АВ = l = 35,5 км. С какой частотой должна вращаться восьмигранная зеркальная призма К, чтобы источник света S был виден в трубу Т? расстояние ОВ мало по сравнению с расстоянием АВ.