Grawiatacja dla klasy II a

GRAWITACJA
Zadanie 1. Zakładasz, że satelita znajduje się na orbicie stacjonarnej, gdy porusza się po okręgu współśrodkowym z równikiem oraz znajduje się cały czas nad tym samym miejscem na powierzchni Ziemi. Dana jest masa Ziemi Mz oraz stała grawitacji G.
a)Wyznacz promień orbity stacjonarnej satelity Ziemi
b)Oblicz prędkość satelity na tej orbicie.
Zadanie 2. Trzy jednakowe małe jednorodne kulki, każda o masie m, rozmieszczono tak, jak na rysunku. Bok kwadratu ma długość ½ m.
a)Wyznacz wartość natężenia pola grawitacyjnego wytworzonego przez układ kulek w punkcie A:
b)Uzupełnij rysunek – narysuj wektor natężenia pola grawitacyjnego w punkcie A
Zadanie 3. Na powierzchni Księżyca przyspieszenie grawitacyjne wynosi 0,16 przyspieszenia ziemskiego. Promień Księżyca wynosi 1470 km.
a) Wyznacz pierwszą prędkość kosmiczną dla Księżyca
b) Jaką prędkość musiałaby mieć rakieta na Księżycu, aby móc powrócić na Ziemię?
c) Ile waży na Księżycu osoba o masie 50 kg?
Zadanie 4. Podaj treść I, II, III prawa Keplera. Wyjaśnij pojęcia związane z tymi prawami.
Zadanie 5. Jowisz ma masę 315 razy większą niż Ziemia, a jego promień jest 11 razy większy od promienia Ziemi.
a) wyznacz przyspieszenie grawitacyjne na Jowiszu
b) Wyznacz pierwszą prędkość kosmiczną dla tej planety
c) Jaką prędkość musiałaby mieć rakieta na Jowiszu, aby móc powrócić na Ziemię ?
Zadanie 6. Dwoje studentów siedzi w bibliotece w odległości 1m od siebie, masa studentki wynosi 60kg, a studenta 70kg. Jaką siłą oddziaływają na siebie.
Wykonaj rysunek sił.
Zadanie 7. Mars jest planetą o średnicy dwukrotnie mniejszej od średnicy Ziemi. Jego masa stanowi 11% masy Ziemi. Obiega on Słońce w odległości średniej 1.52 j.a.
a) Jaki jest okres jego obiegu wokół Słońca ?
b) Wyznacz pierwszą prędkość kosmiczną dla tej planety
c) Jaką prędkość musiałby mieć statek kosmiczny na Marsie, aby móc powrócić na Ziemię ?
Zadanie 8. Wokół Słońca o masie M krąży po orbicie kołowej planeta o masie m. Jeżeli okres obiegu planety ma wartość T, to jak można obliczyć promień orbity planety R (określ zależność)
Zadanie 9. Wyznacz I i II prędkość kosmiczną dla planety o masie 2x większej od Ziemi, ale o tej samej objętości.
Zadanie 10.  Planeta o masie 6 • 10²⁴ kg działa na ciało o masie 200 g umieszczone na jej powierzch­ni w odległości 40• 10⁶ m od jej środka. Oblicz wartość siły oddziaływania ciała i tej pla­nety:

Zadanie 11.  Wokół Słońca o masie M krąży po orbicie kołowej planeta o masie m. Jeżeli okres obie­gu planety ma wartość T, to jak można obliczyć promień orbity planety R (określ zależność):

Zadanie 12.  Aby przesunąć ciało o masie 10 kg ruchem jednostajnym z punktu A o potencjale grawitacyjnym – 10 J/kg do punktu B, trzeba wykonać pracę 40 J. Oblicz wartość potencjału grawitacyjnego w punkcie B 
Zadanie 13. Dwa ciała o masach 30 kg oraz 50 kg są oddalone od siebie o  5 m. Wyznacz siłę oddziaływania ciał. Wykonaj rysunek oddziaływania.

Zadanie 14. Dwie jednakowe małe jednorodne kulki, każda o masie m=5 kg, umieszczono w odległości 10m. 

a)    narysuj wektor natężenia pola grawitacyjnego w odległości 8 m od pierwszej kulki
b)    Wyznacz wartość natężenia pola grawitacyjnego wytworzonego przez układ kulek w  tym punkcie, znajdującym się w odległości 8 m od pierwszej kulki: 
Zadanie 15. Oblicz średnią gęstość planety Y, na której przyśpieszenie grawitacyjne wynosi  12 m/s². Promień planety  16·10⁶ m.

Zadanie 16. Po podróży na Marsa kolejną wyprawą kosmiczną ludzi może być misja na Wenus. Wiedząc, że masa Wenus wynosi 4·10²⁴ kg i promień  6·10⁶ m, oblicz, jaki ciężar będzie miał kosmonauta na Wenus, którego masa z oprzyrządowaniem wynosi  90 kg.

Zadanie 17. Odległość między środkiem Ziemi a środkiem Księżyca wynosi  380 000 km, masa Ziemi jest n = 81 razy większa od masy Księżyca. W jakiej odległości od środka Ziemi znajduje się punkt (na linii łączącej środki Ziemi i Księżyca), w którym siła przyciągania ku Ziemi jest równa sile przyciągania ku Księżycowi?

Zadanie 18. Promień Jowisza wynosi  71,35·10⁶ m. Jeden z księżyców Jowisza okrąża go po orbicie kołowej o promieniu   1,9 .10⁹ m w czasie  16,7 dnia ziemskiego. Przyjmując, że masa księżyca jest nieznaczna w porównaniu z masą Jowisza, oblicz przyśpieszenie grawitacyjne na powierzchni Jowisza.

Zadanie 19 Czarna dziura

„Czarna dziura” to ciało o olbrzymiej gęstości, to znaczy  ciało o bardzo dużej masie zajmujące bardzo małą objętość. Pole grawitacyjne czarnej dziury jest tak silne, że nic – nawet światło – nie może opuścić jej pola grawitacyjnego. Oblicz, ile wynosiłby promień ciała o masie równej masie Ziemi M = 6·10²⁴ kg, gdyby prędkość ucieczki z pola grawitacyjnego tego ciała (druga prędkość kosmiczna)  była równa prędkości światła  c = 300 000 km/s.

Zadanie 20. Manewry rakiety w Kosmosie

Pojazd rakietowy krąży naokoło Ziemi po orbicie kołowej o promieniu r = 2R, gdzie R jest promieniem Ziemi. Oblicz, ile razy mniejszą pracę muszą wykonać  silniki pojazdu, aby mógł on się wznieść na orbitę o promieniu równym 3R, w stosunku do pracy wyniesienia pojazdu na pierwszą orbitę.