Ғарыштық жылдамдықтар

 

 

 

 

 

 

 

 

Ғарыштық жылдамдықтар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ғарыштық жылдамдықтар

Ғарыштық жылдамдықтар — жасанды денелердің (жерден) бастапкы ұшу жылдамдығы: біріншісі — 7,9 километр/сек., екіншісі — 11,2 километр/сек., үшіншісі — 16,7километр/сек. Жердің тартылыс күшін теңестіріп, ракетаның жер орбитасын айналып жүруі үшін оған жер бетінде бастапкы жылдамдық беру керек. Ол — 7,9 километр/сек. (шеңбер жылдамдығы). Ракетаның ұшу биіктігі арткан сайын айналудың бастапқы жылдамдығы кемиді (200 километр ұшу биіктігінде — 7,9 километр/сек-ке дейін, 1000 километр биікте — 7,3 километр/сек-ке дейін). Өйткені жердің тартылыс күші азаяды. Жер бетіндегі бастапқы жылдамдықты 7,9-дан 11,2 километр/сек-ке дейін арттырса, ракета эллипс тәрізді орбитада ұшады, оның бір бүйірі жердің орталығында болады. Жылдамдық шеңбер жылдамдығынан артқан сайын, эллипс соғұрлым созылыңқы болады. Жер бетіндегі жылдамдық 11,2 километр/секундке жеткенде, ракета жердің тартылыс күшін женіп, жасанды планетаға айналады. Жер бетіндегі бастапқы жылдамдығы 16,7 километр/секундке жетсе, ракета Жердің де Күннің де тарту күшін жеңіп, күн жүйесінің шеңберінен шығады.  

Радиусы R_ж Жер радиусымен шамалас дөңгелек орбита бойымен Жерді айнала қозғалу күшін дене белгілі бір   жылдамдығына ие болуға тиіс, ал мұндай жылдамдықтың шамасын дене массасына осы денеге әсер ететін ауырлық күшінің центрге тартқыш үдеуіне көбейтіндісін теңдік шартынан табуға болады.      

     осыдан                             

Демек, қандайда болсын дененің жер серігі болуы үшін оған бірінші ғарыштық жылдамдық деп аталатын   жылдамдығы берілуі қажет. g және R_ж мәндерін орнына қойғанда бірінші ғарыштық жылдамдықтың келесі мәні шығады:       

                            

- жылдамдығына ие болған дене Жерге құлап түспейді. Алайда бұл жылдамдық дененің Жерге тартылу сферасынан шығып кетуі үшін, яғни Жерге тартылу елеулі роль атқармайтындай қашыққа Жерден ұзап кетуі үшін жеткілікті болмайды. Осыған қажетті  -жылдамдығы екінші ғарыштық  жылдамдық деп аталады.  

2-ші ғарыштық жылдамдықты табу үшін дененің Жер бетінен шексіздікке қашықтап кетуіне қажетті Жерге тартылу күшіне қарсы істелетін жұмысты есептеп шығару керек.  

Енді дененің Жер центрі арқылы өтетін түзу бойымен орын ауыстырғанда істелетін жұмысын есептеп шығарайық.   

dr жолында істелетін элементар жұмыс мынаған тең:                                        

                                           

r = R_ж – ден  дейінгі жолда істелген жұмысты интегралдау арқылы табамыз:           

;                                   

Ауырлық күші Жердің тарту күшіне тең болады деп жорамалдап, мынаны жазуға болады:

;    осыдан    

Сонда жұмыс                                                                                                                                                                                                      

Жерге тартылу күшін жеңіп, Жердің тарту күші әсерінен шығып кету үшін дене жұмысын істеуге жетерліктей энергия қорына ие болуға тиіс. Осыған қажетті ең аз   жылдамдығы 2-ші ғарыштық жылдамдық болады. Ол мына шартпен анықталады:                                                           

; 

осыдан                         ,                    

Алғашқы рет космостық жылдамдыққа СССР-де қол жетті. 1957ж. 4 қарашада Совет одағында адамзат тарихында тұңғыш рет Жердің жасанды серігін ойдағыдай ұшыру жүзеге асырылды. 1959ж. 2-ші қаңтарында Совет жерінен космостық ракета ұшырылды, ол жердің тартылу сферасынан шығып, Күн системамыздың алғашқы жасанды планетасы болды. 1961ж. 12 сәуірде Жер жүзінде тұңғыш рет космос кеңістігіне ұшу жүзеге асырылды. Тұңғыш космонавт Ю.Гагарин Жерді айнала ұшып, жерге аман-есен қайтып қонды.