Мощность P = 6 Вт, площадь пластины S = 10 см², коэффициент отражения R = 0.6
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине. - Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п - Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади: p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
В момент, когда вы это читаете, на орбите земли находится более одной тысячи различных искусственных спутников от разных государств и корпораций, каждая из которых преследует свои цели запуска этих аппаратов. Все спутники, по сути, уникальны, ведь выполняют специфические функции и имеют отличительные друг от друга конструкции. Но есть у них и кое что общее – искусственные спутники не падают и не притягиваются к Земле.
Почему Земля не притягивает спутники гравитационным полем
Если объяснять кратко, то на самом деле спутники постоянно «пытаются» упасть, но «промахиваются» по Земле. Основано это явление на так называемой боковой скорости устройства, заданной аппарату инерцией в процессе запуска ракетного ускорителя.
Более подробно это взаимодействие можно описать так: вы подбрасываете мяч вверх, и он приземляется вниз из-за воздействия на него сил гравитации. Именно эта сила удерживает людей и другие объекты на Земле, не давая им улететь в открытый космос. Спутники также как и мяч, «подбрасываются» вверх на ракетных носителях, которые летают со скоростью до 29 тысяч километров в час. Этого вполне хватает, чтобы преодолеть сильное притяжение и силы гравитации и покинуть атмосферу Земли с тяжелым спутником на борту. Как только аппарат достигает конкретной высоты, он отсоединяется и спутник двигается дальше. Это движение основано на энергии, которую передает импульс от движения ракетного ускорителя, применяемого для вывода системы на орбиту.
Почему Земля не притягивает спутники гравитационным полем
Даже когда импульс ослабевает, спутник не улетает в открытый космос, так как гравитация все еще работает. Ее сочетание с импульсом и заставляет аппарат двигаться по круговой траектории вкруг планеты (на орбите). Находясь на орбите, спутник имеет практически идеальное соотношение сил гравитации и импульса, но получить и вычислить этот параметр довольно сложно.
Чтобы силы притяжения Земли не перевешивали в свою сторону, устройство должно двигаться на очень больших скоростях. К примеру, спутник NOAA-20 находится на высоте всего пару сотен километров над поверхностью планеты. Для того чтобы он оставался на орбите его скорость должна составлять 27 300 км/ч. Для другого спутника, вращающегося на высоте в 35 тысяч километров, эта скорость равна уже 10 780 км/ч.
Современные устройства могут находиться на орбите в течение сотни лет на полном автономном обеспечении и передавать людям различные измерения и фотографии, налаживать и ретранслировать связь радиосигналов между несколькими удаленными точками земли. Именно поэтому думать о том, что какой-то их них упадет, не приходится.
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине.
- Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п
- Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п
Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона
F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади:
p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ответ. p = 32 мкПа
В момент, когда вы это читаете, на орбите земли находится более одной тысячи различных искусственных спутников от разных государств и корпораций, каждая из которых преследует свои цели запуска этих аппаратов. Все спутники, по сути, уникальны, ведь выполняют специфические функции и имеют отличительные друг от друга конструкции. Но есть у них и кое что общее – искусственные спутники не падают и не притягиваются к Земле.
Почему Земля не притягивает спутники гравитационным полем
Если объяснять кратко, то на самом деле спутники постоянно «пытаются» упасть, но «промахиваются» по Земле. Основано это явление на так называемой боковой скорости устройства, заданной аппарату инерцией в процессе запуска ракетного ускорителя.
Более подробно это взаимодействие можно описать так: вы подбрасываете мяч вверх, и он приземляется вниз из-за воздействия на него сил гравитации. Именно эта сила удерживает людей и другие объекты на Земле, не давая им улететь в открытый космос. Спутники также как и мяч, «подбрасываются» вверх на ракетных носителях, которые летают со скоростью до 29 тысяч километров в час. Этого вполне хватает, чтобы преодолеть сильное притяжение и силы гравитации и покинуть атмосферу Земли с тяжелым спутником на борту. Как только аппарат достигает конкретной высоты, он отсоединяется и спутник двигается дальше. Это движение основано на энергии, которую передает импульс от движения ракетного ускорителя, применяемого для вывода системы на орбиту.
Почему Земля не притягивает спутники гравитационным полем
Даже когда импульс ослабевает, спутник не улетает в открытый космос, так как гравитация все еще работает. Ее сочетание с импульсом и заставляет аппарат двигаться по круговой траектории вкруг планеты (на орбите). Находясь на орбите, спутник имеет практически идеальное соотношение сил гравитации и импульса, но получить и вычислить этот параметр довольно сложно.
Чтобы силы притяжения Земли не перевешивали в свою сторону, устройство должно двигаться на очень больших скоростях. К примеру, спутник NOAA-20 находится на высоте всего пару сотен километров над поверхностью планеты. Для того чтобы он оставался на орбите его скорость должна составлять 27 300 км/ч. Для другого спутника, вращающегося на высоте в 35 тысяч километров, эта скорость равна уже 10 780 км/ч.
Современные устройства могут находиться на орбите в течение сотни лет на полном автономном обеспечении и передавать людям различные измерения и фотографии, налаживать и ретранслировать связь радиосигналов между несколькими удаленными точками земли. Именно поэтому думать о том, что какой-то их них упадет, не приходится.