Гравитация

      Если  спутник движется вблизи поверхности  Земли, тогда r (радиус Земли) и g=GM/ (см.(25.6)), поэтому у поверхности Земли

                    км/с

      Первой  космической скорости недостаточно для того, чтобы тело могло выйти  из сферы земного притяжения. Необходимая  для этого скорость называется второй космической. Второй космической (или параболической) скоростью называют ту наименьшую скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно могло преодолеть притяжение Земли и превратиться в спутник Солнца, т.е. чтобы его орбита в поле тяготения Земли стала параболической. Для того чтобы тело (при отсутствии сопротивления среды) могло преодолеть земное притяжение и уйти в космическое пространство, необходимо, чтобы его кинетическая энергия была равна работе, совершаемой против сил тяготения:

            =,

откуда

              км/с.

      Третьей космической скоростью  называют скорость, которую необходимо сообщить телу на Земле, чтобы оно покинуло пределы Солнечной системы, преодолев притяжение Солнца. Третья космическая скорость км/с. Сообщение телам таких больших начальных скоростей является сложной технической задачей. Ее первое теоретическое осмысление начато К. Э. Циолковским, им была выведена уже рассмотренная нами формула (10.3), позволяющая рассчитывать скорость ракет.

      Впервые космические скорости были достигнуты в СССР: первая- при запуске первого искусственного спутника Земли в 1957г., вторая- при запуске ракеты в 1959г. После исторического полета Ю.Гагарина в 1961г. Начинается бурное развитие космонавтики.

            Неинерциальные системы  отсчета. Силы инерции.

Законы Ньютона  выполняются только в инерциальной системах отсчета. Системы отсчета, движущиеся относительно инерциальной системы с ускорением, называется неинерциальными. В неинерциальных системах Законы Ньютона, вообще говоря, уже несправедливы. Однако законы динамики можно применять и для них, если кроме сил, обусловленных воздействием тел друг на друга, ввести в рассмотрение силы особого рода- так называемые силы инерции.

      Если  учесть силы инерции, то второй закон  Ньютона будет справедлив для  любой системы отсчета: произведение массы тела на ускорение в рассматриваемой  системе отсчета равно сумме  всех сил, действующих на данное тело (включая и силы инерции). Силы инерции  при этом должны быть такими, чтобы вместе с силами F, обусловленными воздействием тел друг на друга, они сообщали телу ускорение a`,каким оно обладает в неинерциальных системах отсчета, т.е.

                  ma`=+

Так как F=ma (a- ускорение тела в инерциальной системе отсчета), то  

      Силы  инерции обусловлены ускоренным движением системы отсчета относительно измеряемой системы, поэтому в общем случае нужно учитывать следующие случаи проявления этих сил:1) силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчета; 2)силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета; 3) силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета.

      Обратим еще раз внимание на то, что силы инерции вызываются не взаимодействием  тел, а ускоренным движением системы  отсчета. Поэтому они не подчиняются  третьему закону Ньютона, так как  если на какое-либо тело действует сила инерции, то не существует противодействующей силы, приложенной к данному телу. Два основных положения механики, согласно которым ускорение всегда вызывается силой, а сила всегда обусловлена  взаимодействием между телами, в  системах отсчета, движущихся с ускорением, одновременно не выполняются.

      Для любого из тел находящихся в неинерциальной системе отсчета, силы инерции являются внешними; здесь нет замкнутых  систем. Это означает, что в неинерциальных системах отсчета не выполняются законы сохранения импульса, энергии и момента импульса. Таким образом, силы инерции действуют только в неинерциальных системах. В инерциальных системах отсчета таких сил не существует.

      Аналогия  между силами тяготения и силами инерции лежит в основе принципа эквивалентности гравитационных сил  и сил инерции (принципа эквивалентности  Эйнштейна): все физические явления  в поле тяготения происходят совершенно так же, как и в соответствующем поле сил инерции, если напряженности обоих полей в соответствующих точках пространства совпадают, а прочие начальные условия для рассматриваемых тел одинаковы. Этот принцип является основной общей теории относительности.