Жер серігінің қозғалысы. Геостационарлы орбиталар
Жер серігінің қозғалысы. Геостационарлы орбиталар

#1 слайд
Жасанды Жер серіктері. Жердің жасанды
серіктерінің қозғалысы
Оқу мақсаттары :
9.2.2.8 - бүкіләлемдік тартылыс
және Ньютонның екінші заңынан
дөңгелек орбиталарды және
ғарыштық жылдамдықтарды
есептей алу (осы кезеңде
бағаламауға ұсынылады);
9.2.2.11 - Жер серігінің қозғалысын
сипаттау
1 слайд
Жасанды Жер серіктері. Жердің жасанды серіктерінің қозғалысы Оқу мақсаттары : 9.2.2.8 - бүкіләлемдік тартылыс және Ньютонның екінші заңынан дөңгелек орбиталарды және ғарыштық жылдамдықтарды есептей алу (осы кезеңде бағаламауға ұсынылады); 9.2.2.11 - Жер серігінің қозғалысын сипаттау
#2 слайд
Дененің горизонтқа бұрыш жасай
лақтырылған қозғалысы .
Дененің горизонтқа параллель
лақтырылған қозғалысы.
Жер серігінің қозғалысы.
Геостационарлы орбиталар және
олардың қолданылуы
2 слайд
Дененің горизонтқа бұрыш жасай лақтырылған қозғалысы . Дененің горизонтқа параллель лақтырылған қозғалысы. Жер серігінің қозғалысы. Геостационарлы орбиталар және олардың қолданылуы
#3 слайд
30 060 0
15
0 75 0
4
5 0y
xҚозғалысты сипаттаңыз?
3 слайд
30 060 0 15 0 75 0 4 5 0y xҚозғалысты сипаттаңыз?
#4 слайд
0
x 0
y 0
x
y
cos
0 0
x
sin
0 0
yВекторлық құраушысы
0
4 слайд
0 x 0 y 0 x y cos 0 0 x sin 0 0 yВекторлық құраушысы 0
#5 слайд
v
0
у v
у
v
0
хv
v
0
vl
= v
0
x tҰшу қашықтығы
l= х
max = v
0
( cosa ) ty
xF ауырлы қ v
0
х
= v
0 cosa
v=v
0x v
0
х
5 слайд
v 0 у v у v 0 хv v 0 vl = v 0 x tҰшу қашықтығы l= х max = v 0 ( cosa ) ty xF ауырлы қ v 0 х = v 0 cosa v=v 0x v 0 х
#6 слайд
v
y = v
0 ( sina ) – gt
= 0g
t
под
sin
0
Көтерілу уақыты
g
y = -gv
0
y =v
0 ( sin
a )
6 слайд
v y = v 0 ( sina ) – gt = 0g t под sin 0 Көтерілу уақыты g y = -gv 0 y =v 0 ( sin a )
#7 слайд
a v
vv=v
0
y v
0
y
v
0
y v
0
x
v
0
xv
y =0
v
0xТолық ұшу уақыты
g
t пол
sin 2 0
g
tпод
sin 0
g
tпад
sin 0
y
g Көтерілу уақыты түсу
уақытына тең
(егер h =0)
7 слайд
a v vv=v 0 y v 0 y v 0 y v 0 x v 0 xv y =0 v 0xТолық ұшу уақыты g t пол sin 2 0 g tпод sin 0 g tпад sin 0 y g Көтерілу уақыты түсу уақытына тең (егер h =0)
#8 слайд
2 sin a
* cos a = sin 2 a
пол
t x ) (cos
0
g
sin 2
) (cos
0
0
g
2 sin
2
0
l
=
. Задача
Ұшу қашықтығы
l
=
8 слайд
2 sin a * cos a = sin 2 a пол t x ) (cos 0 g sin 2 ) (cos 0 0 g 2 sin 2 0 l = . Задача Ұшу қашықтығы l =
#9 слайд
v Көтерілу биіктігіy
x
2
2
пад gt
2
0 sin
2
g
g
g 2
sin
2 2
0
h
max =h max v
y =
0
g h
max =
9 слайд
v Көтерілу биіктігіy x 2 2 пад gt 2 0 sin 2 g g g 2 sin 2 2 0 h max =h max v y = 0 g h max =
#10 слайд
Қорытынды
l = g
t
под
sin
0
g
t
пол
sin 2
0
g 2
sin
2 2
0
g
2 sin
2
0h max =
10 слайд
Қорытынды l = g t под sin 0 g t пол sin 2 0 g 2 sin 2 2 0 g 2 sin 2 0h max =
#11 слайд
траекториясы -парабола
максималь ұшу
қашықтығы – осы
бұрыш 45 0
Минималь жылдамдық ең
жоғары көтерілу нүктесінде
v = v
0 cosa Көтерілу уақыты түсу
уақытына тең
(егер h =0) Қорытынды
11 слайд
траекториясы -парабола максималь ұшу қашықтығы – осы бұрыш 45 0 Минималь жылдамдық ең жоғары көтерілу нүктесінде v = v 0 cosa Көтерілу уақыты түсу уақытына тең (егер h =0) Қорытынды
#12 слайд
Активити.
Суретте қандай
қозғалыс түрі
көрсетілген?
Тапсырма.
1. Қозғалыстың осы түріне мысалдар
келтіріңіз.
2. Сіздің көзқарасыңыз бойынша, біздің
физикадағы білімімізді қолдана отырып,
алыс планеталарға ғарыштық саяхаттар
жасауға бола ма?
12 слайд
Активити. Суретте қандай қозғалыс түрі көрсетілген? Тапсырма. 1. Қозғалыстың осы түріне мысалдар келтіріңіз. 2. Сіздің көзқарасыңыз бойынша, біздің физикадағы білімімізді қолдана отырып, алыс планеталарға ғарыштық саяхаттар жасауға бола ма?
#13 слайд
13 слайд
#14 слайд
Жаңа ақпарат.
Ньютон жұмыстарында денелердің парабола бойымен құлауынан Жерді
айнала орбиталық қозғалысына қалай өтуге болатынын көрсететін керемет
сурет бар. “Жерге лақтырылған тас ауырлық күші әсерінен түзу сызықты
жолынан ауытқып, қисық сызық жасай Жерге құлайды. Егер тасты көбірек
жылдамдықпен лақтырса, ол алысырақ құлайды” – деп жазды Ньютон. Осы
ойды жалғастырып, егер тасты биік тау басынан үлкен жылдамдықпен
лақтырса, онда оның траекториясы ол тас Жерге ешқашан да
құламайтындай өзгеруі мүмкін. Осылай тас Жердің жасанды серігіне
айналады деп тұжырымдауға болады. Денені Жердің жасанды серігіне
айналдыру үшін, Жер бетіне денеге берілетін ең аз жылдамдықты
бірінші космостық жылдамдық деп атайды. Жасанды серікті қажетті
биіктікке көтеріп, горизонталь бағытта жеткілікті жылдамдық беру үшін
зымырандар қолданылады. Одан кейін серік тасымалдаушы зымыраннан
ажырап, әрі қарай Жердің гравитациялық өрісі әсерімен қозғалады (Айдың,
Күннің және басқа планеталар әсерін бұл жерде елемейміз). Осы өрістің
серікке беретін үдеуі – g – еркін түсу үдеуі болып табылады. Екінші
жағынан серік шеңберлі орбитамен қозғалғандықтан бұл – центрге
тартқыш үдеу . Сондықтан бұл үдеу серік жылдамдығының квадратының
орбита радиуысына қатынасына тең.
14 слайд
Жаңа ақпарат. Ньютон жұмыстарында денелердің парабола бойымен құлауынан Жерді айнала орбиталық қозғалысына қалай өтуге болатынын көрсететін керемет сурет бар. “Жерге лақтырылған тас ауырлық күші әсерінен түзу сызықты жолынан ауытқып, қисық сызық жасай Жерге құлайды. Егер тасты көбірек жылдамдықпен лақтырса, ол алысырақ құлайды” – деп жазды Ньютон. Осы ойды жалғастырып, егер тасты биік тау басынан үлкен жылдамдықпен лақтырса, онда оның траекториясы ол тас Жерге ешқашан да құламайтындай өзгеруі мүмкін. Осылай тас Жердің жасанды серігіне айналады деп тұжырымдауға болады. Денені Жердің жасанды серігіне айналдыру үшін, Жер бетіне денеге берілетін ең аз жылдамдықты бірінші космостық жылдамдық деп атайды. Жасанды серікті қажетті биіктікке көтеріп, горизонталь бағытта жеткілікті жылдамдық беру үшін зымырандар қолданылады. Одан кейін серік тасымалдаушы зымыраннан ажырап, әрі қарай Жердің гравитациялық өрісі әсерімен қозғалады (Айдың, Күннің және басқа планеталар әсерін бұл жерде елемейміз). Осы өрістің серікке беретін үдеуі – g – еркін түсу үдеуі болып табылады. Екінші жағынан серік шеңберлі орбитамен қозғалғандықтан бұл – центрге тартқыш үдеу . Сондықтан бұл үдеу серік жылдамдығының квадратының орбита радиуысына қатынасына тең.
#15 слайд
Қосымша ақпарат .
Егер дененің бірінші ғарыштық жылдамдығы болса,
онда ол қозғалыс кезінде құлап кетпейді. Бірақ
бірінші ғарыштық жылдамдықтың мәні жердің
тартылыс сферасынан шығу үшін жеткіліксіз, яғни
жерден өзінің күшін жоғалтатын қашықтыққа кету.
Мұны істеу үшін сізге екінші ғарыштық жылдамдық
қажет. Қозғалыс траекториясы - парабола. Қажетті
жылдамдық дененің қозғалыс бағытына байланысты
емес. Бұған жер бетінен шығарылатын
траекторияның түрі әсер етеді.
Күн жүйесінен тыс шығу үшін дене Жерге де, Күнге
де қатысты тартылыс күшін жеңуі керек. Ол үшін
үшінші ғарыштық жылдамдық қолданылады, бұл
денені Жер бетінен басқаруға мүмкіндік береді.
15 слайд
Қосымша ақпарат . Егер дененің бірінші ғарыштық жылдамдығы болса, онда ол қозғалыс кезінде құлап кетпейді. Бірақ бірінші ғарыштық жылдамдықтың мәні жердің тартылыс сферасынан шығу үшін жеткіліксіз, яғни жерден өзінің күшін жоғалтатын қашықтыққа кету. Мұны істеу үшін сізге екінші ғарыштық жылдамдық қажет. Қозғалыс траекториясы - парабола. Қажетті жылдамдық дененің қозғалыс бағытына байланысты емес. Бұған жер бетінен шығарылатын траекторияның түрі әсер етеді. Күн жүйесінен тыс шығу үшін дене Жерге де, Күнге де қатысты тартылыс күшін жеңуі керек. Ол үшін үшінші ғарыштық жылдамдық қолданылады, бұл денені Жер бетінен басқаруға мүмкіндік береді.
#16 слайд
Үштікте жұмыс
9.2.2.8 - бүкіләлемдік тартылыс және Ньютонның екінші заңынан
дөңгелек орбиталарды және ғарыштық жылдамдықтарды есептей алу
Тапсырмалар:
1. Дөңгелек орбитада қозғалатын дене үшін бірінші ғарыштық
жылдамдық формуласы бойынша анықталатынын дәлелдеңіз
2. Неліктен бұл формуланы тек бірінші ғарыштық жылдамдықты
анықтау үшін қолдануға болатындығын түсіндіріңіз.
Осы формулаға сан мәндерді қойып, мынадай нәтиже аламыз: v
1 = 7900
м/с = 7,9 км/с.
16 слайд
Үштікте жұмыс 9.2.2.8 - бүкіләлемдік тартылыс және Ньютонның екінші заңынан дөңгелек орбиталарды және ғарыштық жылдамдықтарды есептей алу Тапсырмалар: 1. Дөңгелек орбитада қозғалатын дене үшін бірінші ғарыштық жылдамдық формуласы бойынша анықталатынын дәлелдеңіз 2. Неліктен бұл формуланы тек бірінші ғарыштық жылдамдықты анықтау үшін қолдануға болатындығын түсіндіріңіз. Осы формулаға сан мәндерді қойып, мынадай нәтиже аламыз: v 1 = 7900 м/с = 7,9 км/с.
#17 слайд
формуласын қолдана отырып, басқа планеталар
мен планеталардың спутниктеріндегі бірінші
ғарыштық жылдамдықты анықтауға бола ма деп
ойлайсыз ба? Жауапты негіздеңіз.
17 слайд
формуласын қолдана отырып, басқа планеталар мен планеталардың спутниктеріндегі бірінші ғарыштық жылдамдықты анықтауға бола ма деп ойлайсыз ба? Жауапты негіздеңіз.
#18 слайд
Жеке жұмыс
Есептер шығару.
1. Егер планетаның массасы 1,9 × 10 27
кг болса, аз биіктікте
ұшатын Юпитер спутнигі үшін бірінші ғарыштық
жылдамдықты анықтаңыз. Планета радиусы 7,13 × 10 7
м.
18 слайд
Жеке жұмыс Есептер шығару. 1. Егер планетаның массасы 1,9 × 10 27 кг болса, аз биіктікте ұшатын Юпитер спутнигі үшін бірінші ғарыштық жылдамдықты анықтаңыз. Планета радиусы 7,13 × 10 7 м.
#19 слайд
2. Жасанды спутник
жер бетінен 900 км
биіктікте дөңгелек
орбитада жүру үшін
қандай
жылдамдыққа ие
болуы керек? Оның
айналым периоды
қандай? Жердің тартылыс күші спутникке әсер етеді, оның
әсерінен ол центрге тартқыш үдеумен дөңгелек
орбитада айналады. Күш пен үдеу векторлары
шеңбердің центріне радиус бойымен бағытталған.
Спутник жерден h биіктікте орналасқан, сондықтан
орбитаның радиусын R=R
Ж +h деп анықтауға болады.
Ньютонның екінші заңына сәйкес:
Бүкіләлемдік тартылыс заңы бойынша:
Бұдан:
Спутниктің айналу периоды:
19 слайд
2. Жасанды спутник жер бетінен 900 км биіктікте дөңгелек орбитада жүру үшін қандай жылдамдыққа ие болуы керек? Оның айналым периоды қандай? Жердің тартылыс күші спутникке әсер етеді, оның әсерінен ол центрге тартқыш үдеумен дөңгелек орбитада айналады. Күш пен үдеу векторлары шеңбердің центріне радиус бойымен бағытталған. Спутник жерден h биіктікте орналасқан, сондықтан орбитаның радиусын R=R Ж +h деп анықтауға болады. Ньютонның екінші заңына сәйкес: Бүкіләлемдік тартылыс заңы бойынша: Бұдан: Спутниктің айналу периоды:
#20 слайд
3. КСРО-да 1957 жылы 4
қазанда ұшырылған
алғашқы жасанды Жер
серігі Жер бетінен 950 км
биіктікте қозғалды. Осы
спутниктің жылдамдығын
есептеңіз.
20 слайд
3. КСРО-да 1957 жылы 4 қазанда ұшырылған алғашқы жасанды Жер серігі Жер бетінен 950 км биіктікте қозғалды. Осы спутниктің жылдамдығын есептеңіз.
#21 слайд
Жаңа ақпарат .
Серіктердің түрлері мен олардың қолданылуы .
•
Астрономиялық спутниктер – планеталарды,
галактикаларды және басқа Ғарыш объектілерін
зерттеуге арналған спутниктер.
•
Биоспутниктер – ғарыш жағдайында тірі
организмдерге ғылыми эксперименттер жүргізуге
арналған спутниктер.
•
Жерді қашықтықтан зондтау спутниктері
•
Метеорологиялық спутниктер – ауа-райын болжау
мақсатында, сондай-ақ жердің климатын бақылау
үшін деректерді беруге арналған спутниктер
21 слайд
Жаңа ақпарат . Серіктердің түрлері мен олардың қолданылуы . • Астрономиялық спутниктер – планеталарды, галактикаларды және басқа Ғарыш объектілерін зерттеуге арналған спутниктер. • Биоспутниктер – ғарыш жағдайында тірі организмдерге ғылыми эксперименттер жүргізуге арналған спутниктер. • Жерді қашықтықтан зондтау спутниктері • Метеорологиялық спутниктер – ауа-райын болжау мақсатында, сондай-ақ жердің климатын бақылау үшін деректерді беруге арналған спутниктер
#22 слайд
•
Шағын спутниктер – салмағы аз (1 немесе 0,5
тоннадан аз) және мөлшері аз спутниктер. Оған
миниспутниктер (100 кг-нан астам),
микроспутниктер (10 кг-нан астам) және
наноспутниктер (10 кг-нан жеңіл), соның ішінде
кубсаттар мен покеткубтар кіреді.
•
Әскери спутник (ғарыштық қаруды қараңыз) —
барлау спутниктері және т.б.
•
Байланыс спутниктері
•
Навигациялық спутниктер
•
Ғарыш кемелері – басқарылатын ғарыш аппараттары
•
Ғарыш станциялары – ұзақ мерзімді ғарыш кемесі
•
Голоспутниктер – басқа планеталарды зерттеуге
арналған ең жаңа спутниктер.
22 слайд
• Шағын спутниктер – салмағы аз (1 немесе 0,5 тоннадан аз) және мөлшері аз спутниктер. Оған миниспутниктер (100 кг-нан астам), микроспутниктер (10 кг-нан астам) және наноспутниктер (10 кг-нан жеңіл), соның ішінде кубсаттар мен покеткубтар кіреді. • Әскери спутник (ғарыштық қаруды қараңыз) — барлау спутниктері және т.б. • Байланыс спутниктері • Навигациялық спутниктер • Ғарыш кемелері – басқарылатын ғарыш аппараттары • Ғарыш станциялары – ұзақ мерзімді ғарыш кемесі • Голоспутниктер – басқа планеталарды зерттеуге арналған ең жаңа спутниктер.
#23 слайд
Орбиталар
23 слайд
Орбиталар
#24 слайд
Низкая околоземная орбита (НОО) – космическая орбита вокруг Земли,
имеющая высоту над поверхностью планеты в диапазоне от 160 км (период
обращения около 88 минут) до 2 000 км (период около 127 минут). Объекты,
находящиеся на более низких высотах, чем 160 км, испытывают существенное
влияние атмосферы и сами по себе нестабильны. Все космические полеты
человека проходили либо в области НОО, либо являлись суборбитальными. На
данный момент все обитаемые космические станции и большая часть
искусственных спутников Земли находились или находятся на НОО.
Средняя околоземная орбита (СОO) – орбита, иногда называемая
промежуточной круговой, является областью космического пространства выше
низкой околоземной орбиты (высота 2 000 километров) и ниже
геостационарной орбиты (высота 35 786 километров).
Наиболее распространенные аппараты на этой орбите – спутники навигации,
коммуникационные и геодезические спутники. Как правило, высота составляет
порядка 20 200 километров, обеспечивая период обращения 12 часов
(используется, в частности, Системой глобального позиционирования). Также
на средней околоземной орбите находятся спутники ГЛОНАСС (высота 19 100
километров) и Galileo (высота 23 222 километров. Спутники связи,
покрывающие территорию Северного и Южного полюсов, также находятся на
СОО. https://www.belintersat.com/about-belintersat-5/sputnik-orbita
24 слайд
Низкая околоземная орбита (НОО) – космическая орбита вокруг Земли, имеющая высоту над поверхностью планеты в диапазоне от 160 км (период обращения около 88 минут) до 2 000 км (период около 127 минут). Объекты, находящиеся на более низких высотах, чем 160 км, испытывают существенное влияние атмосферы и сами по себе нестабильны. Все космические полеты человека проходили либо в области НОО, либо являлись суборбитальными. На данный момент все обитаемые космические станции и большая часть искусственных спутников Земли находились или находятся на НОО. Средняя околоземная орбита (СОO) – орбита, иногда называемая промежуточной круговой, является областью космического пространства выше низкой околоземной орбиты (высота 2 000 километров) и ниже геостационарной орбиты (высота 35 786 километров). Наиболее распространенные аппараты на этой орбите – спутники навигации, коммуникационные и геодезические спутники. Как правило, высота составляет порядка 20 200 километров, обеспечивая период обращения 12 часов (используется, в частности, Системой глобального позиционирования). Также на средней околоземной орбите находятся спутники ГЛОНАСС (высота 19 100 километров) и Galileo (высота 23 222 километров. Спутники связи, покрывающие территорию Северного и Южного полюсов, также находятся на СОО. https://www.belintersat.com/about-belintersat-5/sputnik-orbita
#25 слайд
Геосинхронная орбита (ГСО) – орбита обращающегося
вокруг Земли спутника, на которой период обращения равен звёздному
периоду вращения Земли — 23 час. 56 мин. 4,1 сек. Частным случаем
является Геостационарная орбита — круговая орбита, лежащая в
плоскости земного экватора, следуя по которой спутник (для земного
«наблюдателя») фактически неподвижен. Геостационарная орбита
имеет радиус 42 164 км с центром, совпадающим с центром Земли, что
соответствует высоте над уровнем моря 35 786 км.
Геостационарная орбита (ГСО) – круговая орбита, расположенная
над экватором Земли (0° широты), находясь на которой искусственный
спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной
угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В горизонтальной
системе координат направление на спутник не изменяется ни по
азимуту, ни по высоте над горизонтом: спутник как бы «висит»
неподвижно. Поэтому спутниковая антенна, однажды направленная на
такой спутник, всё время остаётся направленной на него.
Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной и
используется для размещения на ней искусственных спутников (в
частности, телекоммуникационных).
25 слайд
Геосинхронная орбита (ГСО) – орбита обращающегося вокруг Земли спутника, на которой период обращения равен звёздному периоду вращения Земли — 23 час. 56 мин. 4,1 сек. Частным случаем является Геостационарная орбита — круговая орбита, лежащая в плоскости земного экватора, следуя по которой спутник (для земного «наблюдателя») фактически неподвижен. Геостационарная орбита имеет радиус 42 164 км с центром, совпадающим с центром Земли, что соответствует высоте над уровнем моря 35 786 км. Геостационарная орбита (ГСО) – круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В горизонтальной системе координат направление на спутник не изменяется ни по азимуту, ни по высоте над горизонтом: спутник как бы «висит» неподвижно. Поэтому спутниковая антенна, однажды направленная на такой спутник, всё время остаётся направленной на него. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной и используется для размещения на ней искусственных спутников (в частности, телекоммуникационных).
#26 слайд
26 слайд
#27 слайд
Сабақты бекіту сұрақтар
Жасанды серік дегеніміз?
Орбита лар тұралы не айтасыз?
Бірінші ғарыштық жылдамдық?
Екінші ғарыштық жылдамдық ?
Үшінші ғарыштық жылдамдық?
27 слайд
Сабақты бекіту сұрақтар Жасанды серік дегеніміз? Орбита лар тұралы не айтасыз? Бірінші ғарыштық жылдамдық? Екінші ғарыштық жылдамдық ? Үшінші ғарыштық жылдамдық?
#28 слайд
Спутниктердің бір түріне байланыс
спутниктері жатады. Бұл спутниктер
қандай мақсаттарда
қолданылатынына мысалдар
келтіріңіз.
28 слайд
Спутниктердің бір түріне байланыс спутниктері жатады. Бұл спутниктер қандай мақсаттарда қолданылатынына мысалдар келтіріңіз.
#29 слайд
Рефлексия
нені білдім, нені үйрендім
нені толық түсінбедім
немен жұмысты жалғастыру қажет
29 слайд
Рефлексия нені білдім, нені үйрендім нені толық түсінбедім немен жұмысты жалғастыру қажет
#30 слайд
Үйге тапсырма
•
Бейне материялды қараңыз!
•
https://www.youtube.com/watch?
v=YvbB4S5NiX8
30 слайд
Үйге тапсырма • Бейне материялды қараңыз! • https://www.youtube.com/watch? v=YvbB4S5NiX8
шағым қалдыра аласыз













