ΒΑΡΥΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ Young 1.1-1.7 Ζήσος Κεφ.8
ΒΑΡΥΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΠΕΔΙΟ ΕΝΤΑΣΗ ΠΕΔΙΟΥ ΔΥΝΑΜΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΠΩΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΝΟΝΤΑΙ ΟΙ ΣΧΕΣΕΙΣ ΟΤΑΝ ΕΧΟΥΜΕ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΜΑΖΑΣ- ΓΗ ΚΙΝΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ ΚΙΝΗΣΗ ΠΛΑΝΗΤΩΝ
Νόμος παγκόσμιας έλξης Newton (σημειακές μάζες) BΑΡΥΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ F ΕΝΤΑΣΗ ΠΕΔΙΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ F g m E ΔΥΝΑΜΙΚΟ U E m
ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ- ΔΥΝΑΜΙΚΟ E δυν : δυναμική ενέργεια ενός σώματος στη θέση Α, είναι ίση με το έργο της δύναμης του πεδίου για να μεταφερθεί από τη θέση Α στο άπειρο 1 W =E = F. d r= dr [ ] A δυν r A r r ra r A r A Το έργο Eδυν Α- ΕδυνΒ = W A B είναι ανεξάρτητο της διαδρομής που θα επιλέξουμε για να μετακινήσουμε το σώμα μας από το σημείο Α του πεδίου στο σημείο Β. r B 1 r 1 1 W =E = B F. dr= [- ] AB δυν r A r rb ra r A ΔΥΝΑΜΙΚΟ U : Είναι η δυναμική ενέργεια ανά μονάδα μάζας U E m
ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Γενικά, η δυναμική ενέργεια του βαρυτικού πεδίου δυο μαζών m και Μ που απέχουν απόσταση είναι αρνητική. Η δυναμική ενέργεια μηδενίζεται στο άπειρο. Αν μια μάζα m βρίσκεται σε ύψος h πάνω από την επιφάνεια της γης τότε η βαρυτική δυναμική ενέργεια του συστήματος της μάζας m και της Γης Μ Γ θα είναι: Γm E Γ h Γ :Η απόσταση από το κέντρο μάζας της Γης Όταν η μάζα m βρίσκεται πολύ κοντά (h<< Γ )ή πάνω στην επιφάνεια της Γης. Η δυναμική ενέργεια του συστήματος της μάζας m και της Γης Μ Γ θα είναι: E m Γ Γ
Ένταση Πεδίου και Δυναμικό που προέρχεται από συνεχή κατανομή μάζας σχήματος δακτυλίου r ( x ) Gm g r Gm x Gm x gx g r r ( x ) g X n i1 g xi 0 g 0 3/ x X g 3/ ( x ) x E x ( x ) r ( x ) 3/ 1/ X E x Σε πολύ μεγάλες αποστάσεις σχετικά με τις διαστάσεις του σώματος καταλήγουμε στις σχέσεις που ισχύουν για σημειακή μάζα
Δυναμικό μέσα και έξω από σφαιρικό φλοιό g n i1 g xi X 0 g 0 x ( x ) 3/ de F o U ό dx έg 0, r au E Er ag U E r r r
Δυναμικό μέσα και έξω από σφαιρική κατανομή μάζας 4 3 V r 3 M M M ' ' G V ' G M έ, r a g ' M r 3 V V ' r r V a U a r 3 a (3 ) r a U E Er ag U E r r r
ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Oταν λέμε ότι ένα σώμα σε ύψος h από την επιφάνεια της Γης έχει βαρυτική δυναμική ενέργεια +m g h, εννοούμε την διαφορά της δυναμικής ενέργειας στο ύψος αυτό, μείον την δυναμική ενέργεια που θα είχε στην επιφάνεια της Γης (θεωρώντας την δυναμική ενέργεια στην επιφάνεια της Γης αυθαίρετα ίση με μηδέν). g o W =E AB δυν 1 1 rb ra = mgo ( ra rb )
ΚΙΝΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Ταχύτητα διαφυγής: είναι η ελάχιστη ταχύτητα που μπορεί να έχει ένα σώμα m σ για να φτάσει στη θέση όπου μηδενίζεται η δυναμική του ενέργεια. Στην επιφάνεια της γης έχει Εμηχ=Εδ+Εκιν Στο «άπειρο» η δυναμική του ενέργεια μηδενίζεται. Ποια ταχύτητα πρέπει να έχει όταν εκτοξεύεται από την επιφάνεια της Γης ώστε να σταματήσει όταν φτάσει εκτός βαρυτικού πεδίου; Εμηχ=Εδ+Εκιν=0 Εδ+Εκιν Tαχύτητα δορυφόρου. Πόση είναι η ταχύτητα ενός δορυφόρου m δ που κινείται σε κυκλική τροχιά γύρω από τη γη και σε απόσταση από το κέντρο της γης; Η ελκτική δύναμη της γης είναι η κεντρομόλος δύναμη που αναγκάζει το σώμα να κινείται σε κυκλική τροχιά. F κ m 1 m 0 Γ esc esc m m Γ δ δ δ Γ δ Βαρυτικό πεδίο Γ 10
Εκκεντρότητα έλλειψης ΓΗ Ένας πύραυλος εκτοξεύεται προς τα πάνω με ταχύτητα g o κοντά στην επιφάνεια της γης. Ο πύραυλος θα διαφύγει από το βαρυτικό πεδίο της γης; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. () Βαρυτικό πεδίο 11
http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/mechanics/sphshell.html#wtls http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/mechanics/earthole.html#c1 http://cnx.org/content/m15104/latest/ Βαρυτικό πεδίο 1
Syncom Satellites Communication satellites are most valuable when they stay above the same point on the earth, in what are called "geostationary orbits". This occurs when the orbital period is 4 hours. From an orbit velocity calculation, it can be seen that a satellite at a radius 6.6 times the Earth's radius will have a period of 4 hours.these satellites are some 35,900 kilometers or about,300 miles above the Earth's surface. The minimum transit time to a syncom satellite and back from the surface of the Earth is about a quarter of a second. Any kind ofelectromagnetic wave travels at thespeed of light. So in satellite-linked communication, there will be a minimum of a quarter of a second delay.