Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Движение в гравитационном поле. Исскуственные спутники Земли

Содержание

На этом уроке вы познакомитесь с … Солнечная система Гравитация внутри Земли Законы Кеплера Движение спутников Элементы орбиты спутника Межпланетный перелет Гравитационный маневр
Составлена учителями:  Онучиной В.И. Дмитриевой С.А.Движение в гравитационном поле. Исскуственные спутники На этом уроке вы познакомитесь с …  Солнечная система  Гравитация Солнечная система – это комплекс небесных тел, объединенных происхождением, упорядоченностью движения и Помимо обращения вокруг Солнца каждая планета вращается вокруг своей оси. По характеристикам планеты делятся на две группы. К планетам земной группы, состоящим, Планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – расположены дальше от Солнца; Малые планетыПомимо больших планет в Солнечную систему входят малые планеты (астероиды), составляющие Размеры Солнца во много раз превышают не только размеры больших планет, но Иисак Ньютон смог объяснить движение тел в космическом пространстве с помощью закона Внутри Земли, если принять ее за однородный шар, сила тяжести убывает пропорционально Притяжение Луны и СолнцаКаждый день уровень океанских вод поднимается и снижается, причем Невозмущенное движение в гравитационном полеВ общем случае невозмущенное движение в гравитационном поле Орбиты в поле тяготения Любое тело в поле тяготения будет двигаться по коническому сечениюВ 1679 году Исаак ЭллипсЭллипс определяется как геометрическое место точек, для которых сумма расстояний от двух Как нарисовать эллипс? Законы КеплераДинамическая модель иллюстрирует законы Кеплера на примере движения спутника Земли. Запуск Скорости близких к Солнцу планет значительно больше, чем скорости далеких Движение спутника в гравитационном поле ЗемлиМодель иллюстрирует движение спутника в гравитационном поле Величина третьей  космической скоростиВеличина третьей космической скорости зависит от того, в Силы, действующие на космонавтов внутри космического корабля, вращающегося  вокруг Земли Система орбитальных элементовМодель демонстрируют основную систему координат, применяемую для описания положения искусственных Карта Центра управления полетом (ЦУП)  Благодаря вращению Земли с космического аппарата Качественная интерпретация прецессии орбиты спутника в поле несферичной Земли Изменение первоначально круговых орбитНа схемах приведено изменение первоначально круговых орбит импульсами, направленными Торможение КА в атмосфере Межпланетные перелетыМодель демонстрирует наиболее выгодную орбиту для межпланетных перелетов.Нажмите на кнопку Старт. Маневр изменения плоскости орбитыЭффективность маневра изменения плоскости орбиты зависит от того, в Межпланетный перелет Гравитационный  (или пертурбационным) маневрГравитационным (или пертурбационным) маневром называется маневр космического аппарата Принцип гравитационного маневра похож на обычное упругое отражение тела  от массивной стенки
Слайды презентации

Слайд 2 На этом уроке вы познакомитесь с …

На этом уроке вы познакомитесь с … Солнечная система Гравитация внутри

Солнечная система

Гравитация внутри Земли

Законы Кеплера

Движение спутников

Элементы орбиты спутника

Межпланетный перелет

Гравитационный маневр

Слайд 3 Солнечная система – это комплекс небесных тел, объединенных

Солнечная система – это комплекс небесных тел, объединенных происхождением, упорядоченностью движения

происхождением, упорядоченностью движения и общностью физических свойств. Центральным телом

Солнечной системы является Солнце. Вокруг него по эллиптическим орбитам вращаются девять больших планет.

Солнечная система


Слайд 4 Помимо обращения вокруг Солнца каждая планета вращается вокруг

Помимо обращения вокруг Солнца каждая планета вращается вокруг своей оси.

своей оси.


Слайд 5 По характеристикам планеты делятся на две группы. К

По характеристикам планеты делятся на две группы. К планетам земной группы,

планетам земной группы, состоящим, в основном, из скалистых и

металлических пород и имеющим небольшие размеры, относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Характеристики планет


Слайд 6 Планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун –

Планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – расположены дальше от

расположены дальше от Солнца; их металлические ядра окутывает плотная

атмосфера из водорода, гелия и других газов.

Характеристики планет

Характеристики планет


Слайд 7 Малые планеты

Помимо больших планет в Солнечную систему входят

Малые планетыПомимо больших планет в Солнечную систему входят малые планеты (астероиды),

малые планеты (астероиды), составляющие два пояса; один из них

находится между орбитами Марса и Юпитера, а второй – пояс Койпера, – за орбитой Нептуна. В настоящее время полагают, что Плутон является одним из объектов пояса Койпера. Далеко за поясом Койпера находится еще одно пылевое облако – облако Оорта. Кроме того, в Солнечную систему входят многочисленные кометы, облетающие Солнце по сильно вытянутым орбитам, межпланетная пыль и газ.

Слайд 8 Размеры Солнца во много раз превышают не только

Размеры Солнца во много раз превышают не только размеры больших планет,

размеры больших планет, но и расстояния от большинства спутников

до планет. Радиус Солнца в 109 раз, а масса – в 330 000 раз больше радиуса и массы Земли.

Слайд 9 Иисак Ньютон смог объяснить движение тел в космическом

Иисак Ньютон смог объяснить движение тел в космическом пространстве с помощью

пространстве с помощью закона всемирного тяготения. Ньютон пришел к

своей теории в результате многолетних исследований движения Луны и планет

Ускорение, которое испытывает тело m, находящееся на расстоянии r от тела M, равно



Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения равно g = 9,8 м/с2. Сплюснутость Земли и ее вращение приводят к отличию силы тяжести на экваторе и возле полюсов: ускорение свободного падения в точке наблюдения может приближенно высчитываться по формуле g = 9,78 ∙ (1 + 0,0053 sin φ), где φ – широта этой точки.


Слайд 10 Внутри Земли, если принять ее за однородный шар,

Внутри Земли, если принять ее за однородный шар, сила тяжести убывает

сила тяжести убывает пропорционально расстоянию до центра:
Модель показывает,

как изменяется сила тяжести внутри Земли. Из теоремы Гаусса следует, что если считать Землю однородным шаром, сила тяжести внутри ее уменьшается пропорционально расстоянию до центра. Слева изображена Земля (ее правая половина показана в разрезе так, что виден туннель, проходящий на расстоянии L от центра; это расстояние можно менять). В правом нижнем углу изображен график зависимости ускорения свободного падения от расстояния до центра Земли. Серая линия отмечает радиус Земли, равный 6371 км. При нажатии кнопки Старт в туннель начинает падать тело. Силы трения, а также вращение Земли в модели не учитываются. Тело летит к центру туннеля под действием силы тяжести.

Пройдя середину тоннеля на максимальной скорости, оно начинает замедляться. Достигнув противоположной точки туннеля, тело останавливается и начинает падать обратно, совершая таким образом колебательные движения. График зависимости ускорения тела от времени приведен справа вверху. Движение тела можно приостановить или прекратить при помощи кнопок Стоп и Сброс.


Слайд 11 Притяжение Луны и Солнца

Каждый день уровень океанских вод

Притяжение Луны и СолнцаКаждый день уровень океанских вод поднимается и снижается,

поднимается и снижается, причем в устьях некоторых рек и

отдельных заливах на несколько метров. Эти явления носят название приливов и отливов. Гидросфера, как и всякое жидкое тело, способна деформироваться, что и происходит каждый день в результате притяжения Луны и Солнца. Луна каждые 24 часа 50 минут вызывает приливы не только в океанах, но и в коре Земли, и в атмосфере. Под воздействием приливных сил литосфера вытягивается примерно на полметра.

Слайд 12 Невозмущенное движение в гравитационном поле
В общем случае невозмущенное

Невозмущенное движение в гравитационном полеВ общем случае невозмущенное движение в гравитационном

движение в гравитационном поле определяется законом сохранения энергии, то

есть K + U = сonst, где – кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью υ,  – потенциальная энергия этого тела, находящегося на расстоянии r от тела массой M. Константа h называется постоянной энергии.

Слайд 13 Орбиты в поле тяготения

Орбиты в поле тяготения

Слайд 14 Любое тело в поле тяготения будет двигаться по

Любое тело в поле тяготения будет двигаться по коническому сечениюВ 1679 году

коническому сечению
В 1679 году Исаак Ньютон показал, что любое тело

в поле тяготения будет двигаться по коническому сечению онические сечения образуются при пересечении прямого кругового конуса с плоскостью. К коническим сечениям относятся кривые второго порядка: эллипс, парабола и гипербола, а также пара параллельных прямых. Все они является геометрическим местом точек, отношение расстояний от которых до заданной точки (фокуса) и до заданной прямой (директрисы) есть величина постоянная, равная эксцентриситету e. При e < 1 получается эллипс, при e = 1 – парабола, при e > 1 – гипербола.

Слайд 15 Эллипс

Эллипс определяется как геометрическое место точек, для которых

ЭллипсЭллипс определяется как геометрическое место точек, для которых сумма расстояний от

сумма расстояний от двух заданных точек (фокусов F1 и

F2) есть величина постоянная и равная длине большой оси: r1 + r2 = |AA´| = 2a. Степень вытянутости эллипса характеризуется его эксцентриситетом e. Эксцентриситет e = OF/OA. При совпадении фокусов с центром e = 0, и эллипс превращается в окружность.
Большая полуось a является средним расстоянием от фокуса (планеты от Солнца): a = (AF1 + F1A')/2.

Слайд 16 Как нарисовать эллипс?

Как нарисовать эллипс?

Слайд 17 Законы Кеплера
Динамическая модель иллюстрирует законы Кеплера на примере

Законы КеплераДинамическая модель иллюстрирует законы Кеплера на примере движения спутника Земли.

движения спутника Земли. Запуск модели производится кнопкой Старт, приостановка

и возвращение в исходное состояние – кнопками Стоп и Сброс соответственно. Группа переключателей Закон позволяет выбрать, какой закон Кеплера будет в настоящий момент иллюстрироваться.
В центре окна вращается Земля. Вокруг нее по орбите движется спутник. Параметры орбиты (расстояние до Земли в перигее и начальную скорость) можно задать при помощи окон ввода в нижней части модели. В информационном окне приводятся прочие параметры орбиты: длина большой и малой полуосей, эксцентриситет и период обращения, а также виртуальное текущее время.
Первый закон Кеплера показывает, что все планеты движутся по эллипсу. Изменением начальной скорости небесного тела вы можете превратить эллиптическую орбиту в гиперболическую: по гиперболическим орбитам мимо Солнца движутся некоторые кометы и ряд спутников, покидающих пределы Солнечной системы.

Второй закон Кеплера показывает равенство площадей, заметаемых радиус–вектором небесного тела за равные промежутки времени. При этом скорость тела меняется в зависимости от расстояния до Земли (особенно хорошо это заметно, если тело движется по сильно вытянутой эллиптической орбите).
Демонстрация третьего закона Кеплера осуществляется при помощи двух спутников. В этом режиме можно задать параметры орбиты каждого спутника. Сравнив периоды обращения и радиусы орбит спутников, можно убедиться в справедливости закона.


Слайд 18 Скорости близких к Солнцу планет значительно больше, чем

Скорости близких к Солнцу планет значительно больше, чем скорости далеких

скорости далеких


Слайд 19 Движение спутника в гравитационном поле Земли

Модель иллюстрирует движение

Движение спутника в гравитационном поле ЗемлиМодель иллюстрирует движение спутника в гравитационном

спутника в гравитационном поле Земли. На схеме изображены вращающаяся

Земля и спутник, двигающийся вокруг нее по эллиптической или гиперболической орбите согласно законам Кеплера. Параметры орбиты (начальную скорость, начальное расстояние и направление начальной скорости спутника) можно задать в окнах ввода. Если спутник подойдет слишком близко к Земле, он останавливается.
В информационном окне показаны тип орбиты, период обращения и виртуальное текущее время. Кнопки Старт, Стоп и Сброс позволяют управлять анимацией, запуская и приостанавливая модель и возвращая ее к исходному состоянию.

Слайд 20 Величина третьей космической скорости
Величина третьей космической скорости зависит

Величина третьей космической скоростиВеличина третьей космической скорости зависит от того, в

от того, в каком направлении корабль выходит из зоны

действия земного тяготения

Слайд 21 Силы, действующие на космонавтов внутри космического корабля, вращающегося

Силы, действующие на космонавтов внутри космического корабля, вращающегося вокруг Земли

вокруг Земли


Слайд 22 Система орбитальных элементов
Модель демонстрируют основную систему координат, применяемую

Система орбитальных элементовМодель демонстрируют основную систему координат, применяемую для описания положения

для описания положения искусственных спутников Земли, – систему орбитальных

элементов. Шесть элементов определяют положение и наклон орбиты относительно земного экватора, размеры орбиты и положение спутника на ней. Ось OX направлена на точку весеннего равноденствия.
Если выключатель, соответствующий объекту системы, не выбран, этот объект отображается серым цветом. Если же его выбрать, то объект окрасится ярким цветом, а на схеме появится его название.

Слайд 23 Карта Центра управления полетом (ЦУП)
Благодаря вращению Земли

Карта Центра управления полетом (ЦУП) Благодаря вращению Земли с космического аппарата

с космического аппарата за короткое время можно увидеть большую

часть поверхности земного шара.

Слайд 24 Качественная интерпретация прецессии орбиты спутника в поле несферичной Земли

Качественная интерпретация прецессии орбиты спутника в поле несферичной Земли

Слайд 25 Изменение первоначально круговых орбит
На схемах приведено изменение первоначально

Изменение первоначально круговых орбитНа схемах приведено изменение первоначально круговых орбит импульсами,

круговых орбит импульсами, направленными «по скорости» и «против скорости».

Как видно из схем, орбита испытывает наибольшее геометрическое смещение в области, противолежащей точке, в которой телу был сообщен импульс

Слайд 26 Торможение КА в атмосфере

Торможение КА в атмосфере

Слайд 27 Межпланетные перелеты
Модель демонстрирует наиболее выгодную орбиту для межпланетных

Межпланетные перелетыМодель демонстрирует наиболее выгодную орбиту для межпланетных перелетов.Нажмите на кнопку

перелетов.
Нажмите на кнопку Старт. Ракета, обращающаяся вместе с Землей,

включит двигатели и выйдет на промежуточную эллиптическую орбиту (эллипс Гомана). При достижении афелия двигатели включаются еще раз, и космический аппарат перейдет на орбиту Марса. Время старта должно быть точно рассчитано, чтобы в тот момент, когда межпланетная станция перейдет на марсианскую орбиту, планета оказалась в том же месте.

Кнопки Стоп и Сброс приостанавливают модель и возвращают ее в исходное состояние. Если выбрать теперь при помощи соответствующего переключателя перелет с Марса на Землю, все произойдет в обратном порядке: находясь на орбите Марса, аппарат получит импульс торможения и перейдет на промежуточную эллиптическую орбиту; второй импульс торможения в перигелии промежуточной орбиты переведет его на орбиту Земли.


Слайд 28 Маневр изменения плоскости орбиты
Эффективность маневра изменения плоскости орбиты

Маневр изменения плоскости орбитыЭффективность маневра изменения плоскости орбиты зависит от того,

зависит от того, в какой точке орбиты он выполняется



Слайд 29 Межпланетный перелет

Межпланетный перелет

Слайд 30 Гравитационный (или пертурбационным) маневр
Гравитационным (или пертурбационным) маневром называется

Гравитационный (или пертурбационным) маневрГравитационным (или пертурбационным) маневром называется маневр космического аппарата

маневр космического аппарата в поле тяжести планеты с целью

увеличения собственной скорости аппарата.
В центре модели на фоне звездного неба показано небесное тело, в гравитационном поле которого производится маневр. Его можно выбрать из списка Планеты (можно выбрать Солнце, Луну и 9 больших планет Солнечной системы).
Модель запускается кнопкой Старт. При этом справа на прицельном расстоянии с начальной скоростью v0 начинает двигаться космический аппарат. Пролетая мимо планеты, он разворачивается на угол φ (его значение можно посмотреть в информационном окне) или сталкивается с поверхностью планеты (если прицельное расстояние или начальная скорость слишком малы). При помощи окон ввода Начальная скорость и Прицельное расстояние можно менять параметры движения космического аппарата, а кнопки Стоп и Сброс приостанавливают анимацию и возвращают модель к исходному состоянию.

Помимо разворота космического корабля, маневр может использоваться для увеличения его собственной скорости. Этот эффект сходен с эффектом увеличения скорости шарика после удара с массивной упругой стенкой, движущейся ему навстречу. Если скорость шарика до удара была v, а стенки –u, то после удара шарик приобретает скорость 2u + v (это становится ясным, если перейти в систему отсчета, связанную со стенкой). Спутник же увеличивает свою скорость, когда разворачивается вокруг планеты, двигающейся ему навстречу.



  • Имя файла: dvizhenie-v-gravitatsionnom-pole-isskustvennye-sputniki-zemli.pptx
  • Количество просмотров: 150
  • Количество скачиваний: 0