A gravitációs erő munkája

[justify]Az űrhajózásnál figyelembe kellett venni, hogy a centrális gravitációs mezőben való mozgásnál a gravitációs erő távolodáskor csökken. Így az űrhajó felemelkedésekor a gravitációs erő munkáját kell meghatározni. Ennek számításakor az erő-elmozdulás diagramon a görbe alatti terület meghatározása a középiskolában elvárható szintet[br]messzemenően meghaladó, bonyolult feladat.[/justify]
Mit látunk az interaktív alkalmazáson?
[justify]A felső panelen „[i]m[/i][sub]1[/sub]” és „[i]m[/i][sub]2[/sub]” jelöli az első, illetve második tömegpont tömegét. A „[i]d[/i]” felirat mellett a két pont távolságát, a „[i]d[/i][sub]0[/sub]” mellett a két pont kezdeti távolságát láthatjuk. Az „[i]E[/i][sub]0[/sub]” a rendszer kezdeti potenciális energiáját, „[i]E[/i]” a rendszer jelenlegi potenciális energiáját, míg „[i]W[/i]” a gravitációs erő munkáját jelöli. A két zöld pont jelöli a tömegpontokat. A fekete kör sugara a kezdeti távolság. A két tömegpontból induló vektorok jelölik a gravitációs erőket. Az ekvipotenciális vonalakat lila vonalak jelölik, ezek alaphelyzetben nem láthatók. Alul a gravitációs erő - távolság grafikon látható, ahol a görbe alatti kék terület az első (vagy a második) test potenciális energiájának megváltozása. A zöld pont a jelenlegi távolságot, a fekete pont a kezdeti távolságot jelöli.[/justify]
1. feladat
[justify]Vizsgáld meg, hogy a gravitációs erő hogyan változik, ha a testek tömegét, illetve a közöttük mérhető távolságot változtatjuk![/justify]
1.1. feladat
[justify]Állítsd egymástól 4 m távolságra a két testet! A testek tömegét 5-5 kg-on tartsd! Változtasd az egyik, majd a másik test tömegét 10 kg-ra! Figyeld meg, hogyan változik a gravitációs erőt szemléltető erővektor![/justify]
1.2. feladat
[justify]Állítsd vissza az 5-5 kg-os tömeget! Csökkentsd a köztük lévő távolságot 2 m-re, majd növeld 8 m-re! Mekkora a fellépő erő?[/justify]
2. feladat
[justify]Vizsgáld meg a gravitációs kölcsönhatás energiáját! Nézd meg, hogyan változtatható meg![/justify]
2.1. feladat
[justify]Állítsd egymástól 4 m távolságra a két testet! A testek tömegét 5-5 kg-on tartsd! Változtasd az egyik, majd a másik test tömegét 10 kg-ra! Figyeld meg, hogyan változik a gravitációs kölcsönhatási energia nagysága![/justify]
2.2. feladat
[justify]Állítsd vissza az 5-5 kg-os tömeget! Csökkentsd a köztük lévő távolságot 2 m-re, majd 8 m-re! Hogyan változik a gravitációs kölcsönhatási energia nagysága?[/justify]
3. feladat
Tanulmányozd a gravitációs mező által végzett munkát!
3.1. feladat
[justify]Vizsgáld meg, mennyi munkát végez a gravitációs mező, ha a testet 4 m-ről 2 m-re közelíted![/justify]
3.2. feladat
Mennyi munkát végez a gravitációs mező, ha a testet 4 m-ről 8 m-re távolítod?
Kapcsolódó érdekességek
[justify]1665-ben a Cambridge-i Egyetem a nagy pestisjárvány elleni védekezésképpen bezárt, így Newton hazautazott. A legenda szerint szülőfalujában a gravitáció törvényére egy, a fejére pottyanó alma vezette. A mai nézet szerint Newton csak később találta ki az alma képet, hogy bemutassa, az ötleteit a mindennapi életből merítette.[/justify]
Kitekintés
[justify]Ha a Föld gravitációs mezeje homogén lenne, nem is lehetne elhagyni azt, hiszen akármilyen nagy kezdősebességgel elindulva a gravitációs mező elég nagy lévén akkora munkát végezne, amellyel lelassítaná azt. Így nem is beszélhetnénk arról, hogy űrszondákat indítsunk a Naprendszer égitestjei felé.[/justify]

Information: A gravitációs erő munkája