Для решения этой задачи необходимо рассмотреть физические законы, управляющие движением тел по круговым орбитам под действием гравитации. Физическое обоснование Движение спутника по круговой орбите обеспечивается силой всемирного тяготения, которая в данном случае является центростремительной силой. Согласно второму закону Ньютона и закону всемирного тяготения: Где:
- — гравитационная постоянная; — масса Земли; — масса спутника; — радиус орбиты; — орбитальная скорость спутника.
Подставим соответствующие формулы: Математический вывод Для того чтобы найти скорость , сократим обе части уравнения на массу спутника ( ) и один радиус ( ): Отсюда формула первой космической скорости (или орбитальной скорости) на заданной высоте выглядит так: Анализ результата Из полученной формулы видно, что скорость спутника зависит исключительно от:
- Гравитационной постоянной ( ). Массы центрального тела, вокруг которого происходит вращение ( — масса Земли). Радиуса орбиты ( ).
Масса самого спутника ( ) в итоговой формуле отсутствует. Это означает, что при одинаковом радиусе орбиты скорость тела не зависит от его массы. Ответ Модули скоростей этих спутников одинаковы. Несмотря на то, что масса второго спутника в два раза больше массы первого, на одной и той же высоте они должны двигаться с одинаковой скоростью, чтобы оставаться на круговой орбите. Хотите, чтобы я рассчитал период обращения или энергию этих спутников на конкретной высоте? Good response Bad response