Среди орбит, на которые выводятся искусственные спутники Земли, стоит выделить следующие типичные конфигурации:
Низкая околоземная орбита. Обычно околокруговая орбита с высотой 300-600 километров. На таких орбитах летает большинство спутников Земли, в том числе осуществляющие дистанционное зондирование планеты.
Солнечно-синхронная орбита. Приполярная околокруговая орбита. В зависимости от наклонения (которое в любом случае близко к 90 градусам) и высоты орбиты можно добиться различной скорости вращения орбиты в пространстве, вызванной сплюснутостью Земли. Благодаря этому на такой орбите спутник проходит одну географическую широту каждый раз в одно и то же среднее солнечное время.
Геостационарная орбита. Круговая орбита, находящаяся в плоскости экватора. Высота орбиты – 35786 над средним уровнем моря. Угловая скорость спутника на такой орбите равна угловой скорости вращения Земли относительно звезд (сидерические сутки). Из-за небольшой сплюснутости Земли на экваторе (третья гармоника геопотенциала) на геостационарной орбите есть только две устойчивые точки, в других точках аппарат необходимо постоянно поддерживать. Из-за высокой важной орбиты и ее уникальности, место на ней дорого, и каждый аппарат сводится после окончания работы.
Сильноэллиптическая орбита. Орбита с большим эксцентриситетом, выглядящая как эллипс. Обычно у таких орбит низкие перицентр и высокий апоцентр. Это можно использовать для запуска телекоммуникационных спутников, минуя заполненную геостационарную орбиту. Группировка аппаратов на сильно вытянутых орбитах может обеспечивать постоянное покрытие поверхности страны. Такая орбита используется космическим телескопом Спектр-Р для обеспечения большой интерферометрической базы. К таким орбитам относятся геопереходные, у которых перицентр находится на низкой околоземной орбите, а апоцентр – на геостационарной. Ракета-носитель выводит аппарат на такую орбиту, а по достижении апоцентра он должен собственными двигателями перейти на круговую орбиту.
Обычно спутники, как искусственные, так и естественные, обращаютяс в ту же сторону, в которую вращается притягивающее тело. Изредка встречаются ретроградные орбиты, по которым тело вращается в обратную сторону.
На примере рассмотрим свободное падение тела с начальной скоростью
v
0
под действием силы тяжести за промежуток времени
t
. При направлении оси
O
Y
вертикально вниз импульс силы тяжести
F
т
=
mg
, действующий за время
t
, равняется
m
g
t
. Такой импульс равняется изменению импульса тела:
F
т
t
=
m
g
t
=
Δ
p
=
m
(
v
–
v
0
)
, откуда
v
=
v
0
+
g
t
.
Запись совпадает с кинематической формулой определения скорости равноускоренного движения. По модулю сила не изменяется из всего интервала
t
. Когда она изменяема по величине, тогда формула импульса требует подстановки среднего значения силы
F
с
р
из временного промежутка
t
. Рисунок
1
.
16
.
2
показывает, каким образом определяется импульс силы, которая зависит от времени.
Изменение импульса
Рисунок
1
.
16
.
2
.
Вычисление импульса силы по графику зависимости
F
(
t
)
Необходимо выбрать на временной оси интервал
Δ
t
, видно, что сила
F
(
t
)
практически неизменна. Импульс силы
F
(
t
)
Δ
t
за промежуток времени
Δ
t
будет равняться площади заштрихованной фигуры. При разделении временной оси на интервалы на
Δ
t
i
на промежутке от от
0
до
t
, сложить импульсы всех действующих сил из этих промежутков
Δ
t
i
, тогда суммарный импульс силы будет равняться площади образования при ступенчатой и временной осей.
Применив предел
(
Δ
t
i
→
0
)
, можно найти площадь, которая будет ограничиваться графиком
F
(
t
)
и осью
t
. Использование определения импульса силы по графику применимо с любыми законами, где имеются изменяющиеся силы и время. Данное решение ведет к интегрированию функции
F
(
t
)
из интервала
[
0
;
t
]
.
Рисунок
1
.
16
.
2
показывает импульс силы, находящийся на интервале от
t
1
=
0
с до
t
2
=
10
.
Из формулы получим, что
F
с
р
(
t
2
−
t
1
)
=
1
2
F
m
a
x
(
t
2
−
t
1
)
=
100
Н
⋅
с
=
100
к
г
⋅
м
/
с
.
То есть, из примера видно
F
с
р
=
1
2
F
m
a
x
=
10
Н
.
Объяснение:
Ek=h*v-A=6,62*10^-34*6*10^16-8,3*10^-19=38,9*10^-18 Дж