Вопрос по физике

[Muxa]

Вот тут должна работать или цетробежная сила, или же, спутник упадет на землю по спирали. Мне понятно, что Земля стремится развернуть траекторию спутника в свою сторону (вниз к Земле), но мне непонятно, какая сила мешает спутнику упасть, то есть, противодействует падению!!!!!

Да ничего ему не мешает падать, он падает постоянно, причем по спирали. Ту же МКС периодически "поднимают" шаттлами.
Все зависит от изначальной скорости (и вектора ее направления, конечно) и последующего трения.
Начальная скорость немного меньше первой космической - будет падать по спирали. Больше первой космической - останется на эллиптической (в частном случае - на круговой) орбите, пока трение не погасит скорость. Больше второй космической - улетит от Земли.

[Muxa]

Откуда Вы знаете, что по спирали? Это можно выяснить только с помощью расчётов. А расчёты показывают, что свойства резиночки таковы, что траектории могут быть только 4-х видов: круговые, эллиптические, параболические и гиперболические.

Как это не по спирали? А если скорость лишь немного меньше первой космической? Тогда спутник успеет сделать несколько витков, пока не упадет на Землю, и траектория его и будет спиралью. Нет?

[Stepa]

В сущности, по спирали он двигаться не может - если нет потерь на сопротивление воздуха и т. д. Спутник столкнется с небесным телом, если траектория  орбиты пересекает поверхность этого небесного тела. Иначе говоря, один из фокусов эллипса оказывается под поверхностью небесного тела.

[ivanoviktor]

Представьте, что Вы горизонтально бросили камень. Трением о воздух, неровностями Земли и т. п. пренережем. Если скорость камня маленькая, то он упадет на поверхность полчти сразу. Но если скорость будет большой, то уменьшение высоты его за счет падения будет скомпенсировано тем, что Земля не плоская, а шарообразная. Поверхность планеты будет как бы уходить от камня. При скорости, равной первой сосмической эти два изменения будут равны. Камень станет спутником.
Теперь по поводу спиралевидности орбииты. Форму спирали она будет иметь только в случае действия на КА силы трения о воздух. Именно действие этой силы заставляет периодически поднимать орбиту МКС. Для планеты без атмосферы значение скорости КА меньше первой космической приведет к падению до завершения первого витка. Сила тяжести не изменяет величину скорости. Она изменяет только еенаправление!
Пока набирал что-то уже ответили. Но менять текст не буду...
 

[ivanoviktor]

Да, забыл сказать, величину скорости сила тяжести не будет менять, если направлена перпендикулярно скорости. Т.е. при круговой орбите. В случае эллиптической орбиты, она будет уменьшать скорость при движении от перигея к апогею, и увеличивать при обратном движении.

[Дмитрий Чулков]

Если я не прав, поправьте меня. Только обясните, за счет какой силы спутник не падает на Землю.

Спутник не падает из-за того, что он имеет огромную скорость, направленную вдоль поверхности Земли.

Тут бы рисунок нужен, сразу всё понятно будет. 

[Андрей Н.]

должны будем включить двигатели и, при помощи реактивной силы, изменить траекторию спутника так, чтобы она пересекалась с траекторией Земли -
- спорное утверждение. Спутник, летающий с запада на восток за каждый оборот дважды ее пересекает...
Чтобы его спустить с небес, надо изменить траекторию спутника так, чтобы она пересекалась с поверхностью Земли. Точнее даже - с "поверхностью" плотных слоев атмосферы.
---------------------
Еще во школе (ох, давно это было!) нам предписывали твердо запомнить: центробежной силы не существует!!! На тело, движущееся вблизи другого тела (Земли, например), действует только сила гравитации, она является центростремительной.
Если сила действует вдоль направления движения, она заставляет тело двигаться с ускорением (замедлением). Если строго попендикулярно - то ТОЛЬКО искривляет траекторию.
Первый вариант - когда тело отвесно падает на землю. Второй - когда вращается по строго круговой орбите.
Во всех других вариантах - эллипс, парабола там, - сила притяжения действует под углом к направлению движения, что вызывает как изменение скорости, так и направления.
Или что - сейчас в школе по-другому учут???

[serega2007]

Тут бы рисунок нужен, сразу всё понятно будет
И никакой Ц.Б.С. на нем не будет .                        Серега .

[ivanoviktor]

Или что - сейчас в школе по-другому учут???

Да нет. В школе по-прежнему учат.

[Андрей Н.]

Да, кстати, точно так же нас учили, что не существует никакой "силы инерции".
Понятие "инерция" - существует. Это свойство массы сохранять неизменными скорость и направление движения. Так что камень, запущенный из рогатки, летит не потому, что на него действует "сила инерции", а просто летит себе, и все тут. Почему не лететь, если запустили? Правда на него действует сила сопротивления воздуха, заставляющая уменьшать скорость, и опять же - сила гравитации, заставляющая изменять направление полета. Вот эти две силы в конце-концов приводят камень к приземлению. С камнем это происходит через 10-12 секунд. С неуправляемым спутником - то же самое, но от 2-3 дней до нескольких миллионов лет, в зависимости от силы сопротивления воздуха (то есть, высоты полета).

[serega2007]

Сов. точно : Между камнем и спутником принц. разницы нет . Оба совершают космический полет .                 Серега .

[Андрей Н.]

В свете сказанного интересно разобрать вопрос: как перевести спутник с низкой круговой орбиты на высокую, тоде круговую?
- кратковременно включить двигатель на разгон. Орбита из круговой превратится в эллиптическую. Теперь спутник будет то подниматься до заданной высоты, то опускаться на старую. И вот теперь, когда он достигнет "верхней" точки, еще раз включить двигатель на разгон. Орбита снова из эллиптической станет круговой, но уже высокой.
Спуск на более низкую орбиту происходит точно так же, но наоборот - двигатель 2 раза включается на торможение.
Совершенно аналогично производятся межпланетные перелеты - с орбиты одной планеты на орбиту другой. Только скорости меряются уже не относительно Земли, а относительно Солнца.
Кстати, с точки зрения необходимых скоростей гораздо труднее лететь на Венеру и Меркурий, чем на Уран или Плутон. А чтобы упасть на Солнце, надо полностью погасить орбитальную скорость Земли - 42 км/с.

[Андрей Н.]

Сов. точно : Между камнем и спутником принц. разницы нет . Оба совершают космический полет .                 Серега .

, просто у камня орбита пересекается с земной поверхностью, а у спутника - нет.
Где-нибудь на астероиде с небольшой гравитацией и без атмосферы рогатки вполне достаточно для запуска камня на эллиптическую орбиту. Только... после полного оборота он ударит вас в спину, если не отступите на пару шагов в сторону...

[Solar fox]

Или что - сейчас в школе по-другому учут???

А нам в школе рассказывали, что такое центробежная сила. Точно помню - училка по физике мучила нас целый урок.

[serega2007]

Андрей ! Или в два приема . Или очень продолжительное время , скажим за полный оборот можно не меняя форму орбиты , поднять ее .           Серега .

[serega2007]

Или что - сейчас в школе по-другому учут???

А нам в школе рассказывали, что такое центробежная сила. Точно помню - училка по физике мучила нас целый урок.

В быту это удобное понятие . Например , почему сбрасывается наждак со шлифовальника . Через ЦБС очень удобно об,яснить и никаких проблем . Не было у ВАС в классе
вредины и учительнице повезло .                           Серега .

[Андрей Н.]

Андрей ! Или в два приема . Или очень продолжительное время , скажим за полный оборот

Есссно, но придется на себе тащить горючее, а так спалил половину "одним выстрелом" - и вверх налегке...

[serega2007]

Да , но на макс . удалении еще надо подполить если нужна круговая ( или другая заданая ) орбита .                    Серега .

[Quest]

Или что - сейчас в школе по-другому учут???

А нам в школе рассказывали, что такое центробежная сила. Точно помню - училка по физике мучила нас целый урок.

К сожалению что раньше, что и сейчас, школьникам действительно так "пудрят мозги". Центробежная сила "появляется" только в системах отчёта, движущихся с ускорением. (А в классической механике, как мы помним, системы, движащиеся с укорением и без - большая разница). И появляются исключительно для удобства. (Которого, правда, лично я, к примеру, никогда не замечал).

В действительности же, есть:
1) I закон Ньютона (он же закон Галлилея), говорящий о том, что если сумма сил, действйющих на тело равна 0, то оно будет двигаться прямолинейно и равномерно;

2) Сила тяжести, которая изменяет траекторию движение спутника, придавая ему кривизну, которую можно посчитать, записав силу тяжести (искривляющей траекторию спутника и потому являющейся центростремительной силой) сначала в соответствии с законом всемирного тяготения, а затем как центростремительную силу:

G*m_{Спутника}*M_Земли / R²_Земли = m_{Спутника}*V²_{Спутника} / R_{Кривизны траектории};

3) Поверхность планеты Земля представляющая из себя сферу диаметром ~ 6400 км;

Поскольку спутник мы запускаем на круговую траекторию вокруг Земли, то можно считать, что радиус кривизны его траектории равен радиусу Земли (иначе он либо упадёт на поверхность Земли, либо полетит вокруг неё по эллипсу, либо вообще улетит в Космос по параболе или гиперболе). Тогда:

G*M_Земли/ R_Земли = V²_{Спутника}

или

V = √gR_Земли,

где g - обычное ускорение свобожного падения (g = 9.81 м/с²)

Следует обратить внимание ещё и на то, что если бы например, размеры Земли "вдруг" стали бы во много раз меньше - например раз в 500 (или если бы Землю превратили бы в чёрную дыру), а кто-то "завис бы на месте" - на прежних 6400 км от центра, то запустить "спутник" вокруг "сколлапсированной" Земли он смог бы простым броском - в этом случае радиус Земли был бы настолько мал, что перигелий этого "спутника" всё равно бы находися над Земной поверхностью.

Вот и всё... Всё очень просто.

[Podarok]

Сила гравитации земли действует на космический корабль, т.е. он летает на орбите и не падает благодаря двигателям, так я понимаю?

...на корабль действуют одновременно две силы... Обе эти силы уравновешивают друг друга

Тогда коробль бы просто летел по прямой.