Исходя из формулы \(a_{\text{ц}} = \frac{v^2}{r}\) для определения центростремительного ускорения при движении по окружности и формулы \(g = \frac{g_0 R_3^2}{(R_3 + h)^2}\), выведенной вами при решении задачи 22, получите формулу для расчёта первой космической скорости на высоте \(h\) над поверхностью Земли: \(v = \sqrt{\frac{g_0 R_3^2}{R_3 + h}}\).
Вывод формулы для расчёта первой космической скорости на высоте \( h \) над поверхностью Земли
Для расчёта первой космической скорости на высоте \( h \) над Землёй используем формулы для центростремительного ускорения и ускорения свободного падения.
Формула для центростремительного ускорения при движении по окружности:
\(a_{\text{ц}} = \frac{v^2}{r},\)
где \( v \) — линейная скорость, \( r \) — радиус окружности.
Формула для ускорения свободного падения на высоте \( h \) над Землёй:
\(g = \frac{g_0 R_3^2}{(R_3 + h)^2},\)
где \( g_0 \) — ускорение свободного падения на поверхности Земли, \( R_3 \) — радиус Земли, \( h \) — высота над поверхностью.
Теперь, чтобы получить первую космическую скорость на высоте \( h \), нужно использовать формулу центростремительного ускорения для движения по орбите Земли. На орбите центростремительное ускорение равно ускорению свободного падения:
\(a_{\text{ц}} = g.\)
Подставляем выражение для \( g \) и для \( a_{\text{ц}} \):
\(\frac{v^2}{R_3 + h} = \frac{g_0 R_3^2}{(R_3 + h)^2}.\)
Умножаем обе части уравнения на \( (R_3 + h)^2 \) и решаем относительно \( v \):
\(v^2 = \frac{g_0 R_3^2}{R_3 + h}.\)
Теперь извлекаем корень:
\(v = \sqrt{\frac{g_0 R_3^2}{R_3 + h}}\).
Это и есть формула для первой космической скорости на высоте \( h \) над поверхностью Земли.
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 9 класс.
Aвторы:
Гутник Е.М., Иванов А.И., Перышкин И.М.
Задание
Исходя из формулы \(a_{\text{ц}} = \frac{v^2}{r}\) для определения центростремительного ускорения при движении по окружности и формулы \(g = \frac{g_0 R_3^2}{(R_3 + h)^2}\), выведенной вами при решении задачи 22, получите формулу для расчёта первой космической скорости на высоте \(h\) над поверхностью Земли: \(v = \sqrt{\frac{g_0 R_3^2}{R_3 + h}}\).