Жасанды серіктердің қозғалысы

Бү гінгі таң да бірнеше мың дағ ан жасанды серіктер Жерді айналуда. Зымырандардың кө мегімен белгілі бір орбитағ а шығ арылғ ан серіктер сол алғ ан жылдамдығ ы есебінен орбиталар бойымен қ озғ алады. Жасанды серіктердің қ озғ алысы денелердің ауырлық кү ші ә рекетінен қ озғ алуының маң ызды ә рі ерекше жағ дайы болып табылады.

Денелердің ауырлық кү шінің ә рекетінен қ озғ алуының қ арапайым тү рі — денелердің Жер бетіне вертикаль бағ ытта нө лге тең бастапқ ы жылдамдыкпен еркін тү суі. Бұ л кезде дене Жердің центріне қ арай g еркін тү су ү деуімен қ озғ алады.

Егер дененің бастапқ ы жылдамдығ ы нө лден ү лкен болса жә не Жер бетіне жанама бойымен бағ ытталса, онда дене қ исық траектория бойымен қ озғ алады. Бастапқ ы жылдамдық тың белгілі бір мә нінде Жер бетіне жанама бойымен лақ тырылғ ан дене (атмосфера болмағ ан жағ дайда), ауырлық кү шінің ә рекетінен Жерді айнала дө ң гелек орбита бойымен қ озғ ала алады.

Бү кілә лемдік тартылыс кү ші ә рекетінен дененің дө ң гелек орбита бойымен қ озғ алысы жү зеге асатын жылдамдық бірінші ғ арыштық жылдамдық деп аталады.

Жерден ұ шатын дене ү шін бірінші ғ арыштық жылдамдық ты аныктайық. Ауырлық кү шінің ә рекетінен дене Жер айналасында радиусы R шең бер бойымен қ озғ алсын. Бұ л кездегі еркін тү су ү деуі центрге тартқ ыш ү деу болады, яғ ни . Ал бұ дан немесе

Бұ л — бірінші ғ арыштық жылдамдық тың формуласы. Жердің радиусын 6400 км, ал g = 9, 8 м/c² деп алып, осы жылдамдық ты есептейік:

Жердің жасанды серіктеріне мұ ндай жылдамдық ты тек қ уатты ғ арыш зымырандары ғ ана бере алады.

Егер Жердің жасанды серігінің Жерден һ биіктігін ескермеуге болмаса, һ биіктіктегі еркін тү су ү деуі формуласымен анық талады.

Бұ л жағ дайда бірінші ғ арыштық жылдамдық ты есептеуге арналғ ан формула немесе тү ріне ие болады.

формула бойынша кез келген планета серігінің бірінші ғ арыштың жылдамдығ ын есептеуге болады. Мұ нда Жер радиусы мен массасы мә ндерінің орнына берілген планетаның сә йкес шамаларының мә ндері қ ойылады.

Параболалық траекторияғ а сә йкес келетін жылдамдық екінші ғ арыштық жылдамдық деп аталады.

Жерден ұ шатын дене ү шін екінші ғ арыштық жылдамдық тың мә нін қ орытып шығ армай аламыз: Серік мұ ндай жылдамдық пен парабола бойымен қ озғ ала отырып, Кү ннің немесе басқ а планетаның жасанды серігіне айналады.

мен арасындағ ы аралық жылдамдық () кезінде серік Жерді созылың қ ы эллипс бойымен айнала қ озғ алады.

Жердің алғ ашқ ы жасанды серігі 1957 жылдың 4 қ арашасында ұ шырылғ ан болатын. Ол жұ лдыздардың арасында жылдам қ озғ алып бара жатқ ан кішкене жұ лдыз сияқ ты еді. Бү гінгі таң да жасанды серіктердің кө мегімен кө птеген пайдалы жұ мыстар атқ арылады, мысалы, Жер тө ң ірегі кең істігіндегі ғ ылыми зерттеулер, астрономиялық бақ ылаулар, байланыс (радио, теледидар), ауа райын болжау, Жердің табиғ и қ орларын зерттеу жә не т.б.

Планетааралық станциялар Марс пен Шолпанды, Меркурий мен Юпитерді зерттеді. Қ азіргі кезде бір станцияның кө мегімен бірнеше планеталарды зерттеу жү зеге асырыла бастады.

Қ азіргі кезде Жерден 36000 км қ ашық тық тағ ы экваторлық орбитағ а жаң а байланыс серіктері ұ шырылады. Мұ ндай серіктердің Жерді айналу периоды 24 сағ атка тең, яғ ни серік ә р уақ ытта Жер бетінің белгілі бір нү ктесінің ү стінде болады. Мұ ндай серіктер телекоммуникацияда (телефондық байланыс, теледидар), дө л уақ ытты анық тау қ ызметінде кең інен қ олданылып отыр.

Дененің салмағ ы. Салмақ сыздық

Денелердің жерге тартылу кү шін ауырлык кү ші деп атайды.Ауырлық кү шімен катар салмақ ұ ғ ымы да жиі қ олданылады. «Салмақ» сө зі ө здерің е жақ сы таныс. Алайда кө п жағ дайда ауырлық кү ші мен салмақ ты жиі шатастырады. Сонда салмақ дегеніміз не?
Тірек ү стінде тұ рғ ан денені карастырайық. Денеге бұ л жағ дайда да ауырлық кү ші ә рекет етеді, ал оның кұ лауына тірек кедергі жасайды. Бұ л кезде дене мен тірек ө зара ә рекеттеседі, дене ө зі жатқ ан тіректі кысып басады. Бұ л кү ш дененің салмағ ы болып табылады. Ә детте салмақ ты Р ә рпімен белгілейді. дене жіпке, аспағ а жә не т. б. ілініп койылса да дә л солай болады. Сонымен, дененің тірекке немесе аспағ а ә рекет ететін кү ші дененің салмағ ы деп аталады.
Егер дене горизонталь орналасқ ан, ә рі жерге катысты козғ алмайтын тірек ү стінде жатса, онда дененің салмағ ы оғ ан ә рекет ететін ауырлық кү шіне дә лме-дә л келеді. Сонда Р=Ғ а, яғ ни P=mg, сондық тан ауырлык кү ші мен салмакты жиі шатастырады. Алайда Бұ л ә р тү рлі кү штер екенін жә не ә р тү рлі денеге тү сірілетіндігін ескеру қ ажет: ауырлык кү ші қ арастырылатын денеге, ал салмак дене орналасқ ан тірекке тү седі. Мысалы, алакандарың а қ андай да бір нә рсені салың дар.Сол кездегі нә рсенің алақ анғ а тү сіретін қ ысым кү ші оның салмағ ы болып табылады.
Ауырлық кү шінің ә рекет ету бағ ытында дене тірегімен қ оса бірқ алыпты емес қ озғ алатын болса, онда салмақ пен ауырлық кү шінің арасындағ ы қ атыс ө згеретін болады. Бұ л жағ дайда дененің салмағ ы ауырлық кү шінен кө п немесе аз болуы мү мкін. Осылай, мысалы, ғ арыш кемесінің тежелуі кезінде ғ арышкерлер асқ ын салмақ қ а ұ шырайды. Ал бір мезетте байқ алатын асқ ын салмакты жолаушылар лифтімен кө теріле бастағ ан сә тте, жең іл машинамен жолдың ойыс бө лігінен ө ткен кезде, т.б. бастан кешіреді. Тірек немесе аспа денемен бірге еркін тү скен (қ ұ лағ ан) кездегі жағ дайдың ерекше маң ызы бар. Бұ л жағ дайда тірек дененің козғ алысына бө гет болмайды, сондық тан дене тірекке ә рекет етпейді. Салмағ ы нө лге тең болатын дененің мұ ндай кү йі салмақ сыздық деп аталады. Мысалы, ә рқ айсыларың тү ғ ырдан суғ а секіргенде, лифтімен тө мен тү се бастағ ан мезетте, жоғ ары карай секірген кездерің де бір сө т болсын салмақ сыздык кү йін кешесің дер.
Жерді айнала орбита бойымен ұ шқ ан ғ арыш кемесінің қ озғ алтқ ышы ө шірілгеннен кейін, ол тек Жердің тартылыс кү ші ә рекетінен ғ ана қ озғ алады. Бұ ндай жағ дайда кеме Жер бетіне карай ү немі еркін кұ лағ ан сияқ ты болады. Осы кезде кеме ішіндегі денелер де, ғ арышкерлер де салмақ сыздық кү йін кешеді. Ғ арышкер кеме ішінде еркін «жү зіп жү реді».
Біз бұ л жерде салмақ сыздық кү йі туралы жалпы тү сінік алдық. Салмақ сыздық деп аталатын бұ л кү рделі қ ұ былысты терең ірек тү сіну ү шін жоғ ары сыныптарда оғ ан тағ ы да оралатын боламыз