Általános tömegvonzás, mesterséges égitestek, súlytalanság

Általános tömegvonzás törvénye: (Newton)

- gravitációs mező vonzása ð minden szabadon eső test g= 10m/s² gyorsulással közelít a Föld felé

-minél nagyobb a test tömege, annál nagyobb gravitációs erő hat rá

- műszerrel kimutatható, hogy minden testnek van gravitációs mezője, tehát bármely két test közt gravitációs vonzás van

- Cavendish-féle torziós mérleg

• felül rögzített rugalmas drótszálat lelógatunk és a két végére egyenlő távolságra két ugyanolyan tömegű golyót erősítünk, melyek egyensúlyban vannak
• a golyók közelébe szimmetrikusan két nagy tömegű testet helyezünk
• megfigyelhető, hogy a rendszer elfordul a két test felé, ez pedig a testek gravitációs erejének köszönhető
• a mérleg annál jobban elfordul, minél nagyobb az elfordító erőhatás

- a két test között fellépő gravitációs erő nagysága egyenesen arányos a testek tömegével és fordítottan arányos közöttük lévő távolság négyzetével

(f: gravitációs állandó ð

 m₁ és m₂: a testek tömege

 r: a 2 test közti távolság)

- ez az ún. Newton-féle gravitációs erőtörvény / általános tömegvonzási törvény

- gravitációs állandó: számértékileg egyenlő azzal az erővel, amellyel két 1-1 kg tömegű test 1m távolságból gravitációs vonzást gyakorol egymásra ð nagyon kicsi érték, ezért nem észleljük

- ez határozza meg a természetes és mesterséges égitestek mozgását is

Kepler-törvényei:

- az embereket folyamatosan foglalkoztatták a bolygók, a csillagok állása vagy épp mozgása és Földünk a világban elfoglalt helye és szerepe

- geocentrikus világkép

• Ptolemaiosz alkotta meg
• a világmindenség középpontjában a Föld áll
• körülötte kering a többi égitestek, melyek kristályszférákban találhatók
• egyezett az egyházi felfogással is

- heliocentrikus világkép

• Kopernikusz nevéhez kapcsolódik

• a tudomány fejlődésével felismerték, hogy a Föld csak egy a sok bolygó közül
• minden bolygó és égitest körpályán kering a Nap körül
• felismerték, hogy a csillagok mozgása nem látszólagos, ami a Föld forgásának köszönhető, hanem valódi
• felfedezték, hogy még számtalan a Naphoz hasonló csillag van, melyek körül bolygók keringenek
• Johannes Kepler három törvényben írta le
• Kepler I. törvénye: a bolygók olyan ellipszis pályákon keringenek, amelyek egyik gyújtópontja a Nap középpontjában van
• Kepler II. törvénye: a bolygók vezérsugara (a bolygó és a Nap közötti szakasz) egyenlő idők alatt egyenlő területeket súrol, vagyis a bolygók a Naphoz közelebb gyorsabban mozognak, mint attól távolabb
• Kepler III. törvénye: a bolygók keringési időinek négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint az ellipszispályáik nagytengelyének köbei

                 T₁² : T₂² = a₁³ : a₂³

• a bolygók mozgásának magyarázatát Isaac Newton adta meg: a Nap és a bolygók közt vonzóhatás van, de ugyanez vonatkozik pl. a Föld és a Hold kapcsolatára is

      (gravitációs tömegvonzás)

Kozmikus sebességek:

- a természetes és mesterséges égitestek pályájának leírásában fontos kritikus mennyiségek összefoglaló neve

• első kozmikus sebesség (körsebesség): valamely égitestre vonatkozóan az a sebesség, mellyel körülötte egy másik test a legkisebb sugarú (a felszínt súrolja) körpályán keringhet ð 7,91 km/s (Föld esetében)
• második kozmikus sebesség (szökési sebesség): az égitest vonzáskörzetét elhagyó mozgás megvalósításához szükséges indítási sebesség ð 11,2 km/s
• harmadik kozmikus sebesség: a Naprendszert parabolapályán elhagyó test indítási sebessége, amely az indítási hely Naptól való távolságától is függ ð 42,3 km/s
• negyedik kozmikus sebesség: Tejútrendszer elhagyásához szükséges sebesség

      ð elviekben létezik csak

- a Földről indított mesterséges égitest Naprendszerből való kijuttatása: 42,3 km/s

Súlytalanság:

- a szabadon eső testek nincsen, súlya, mivel nincsenek sem alátámasztva, sem felfüggesztve

- a Föld körül keringő testek súlytalansági állapotban vannak

            ð a körpálya érintőjével megegyező irányban haladnak

            ð ezzel egyidejűleg szabadon esnek a Föld középpontja felé

Mesterséges égitestek:

- pályájuk és mozgásuk attól függ, milyen magasra juttatták fel (milyen sebességgel küldik fel) és milyen irányú és nagyságú sebességgel végzi a mozgását

- az űrhajó...

• keringhet a Föld körül műholdként
• Nap körüli pályán mozogjon mesterséges bolygóként
• csillagközi szondaként elhagyja a naprendszert

§        műholdak

·       egy bolygó, hold vagy üstökmag körül keringő űreszköz

·       tudományos, katonai, meteorológiai, távközlési, navigációs, stb. céllal működnek

§        űrszondák

·       kutatómunkát, méréseket végez

·       más égitestek felszínének, légkörének, magnetoszférájának vizsgálata

·       automatikusan vagy távirányítással működnek

·       hordozórakéták állítják pályára őket

§        űrhajók

·       ember szállítására alkalmas űreszköz

·       túlnyomásos kabin: szkafander nélkül is el lehet lenni (életkörülmények biztosítva vannak)

·       hordozórakéták állítják pályára

§        űrrepülőgépek

·       emberek szállítására és repülőgéphez hasonlóan manőverezésre alkalmas űreszköz (speciális űrhajó)

·       újrafelhasználható

·       a hordozórakétákkal ellentétben a kijuttatott terhet vissza is tudja hozni

·       holdak, űrszondák pályára állítása

- űrállomások

·       valamely égitest körül állandó pályán keringő, emberek világűrbéli tartózkodását hosszabb időn keresztül biztosító űreszköz

·       kísérletek, megfigyelések

·       hosszú távon: az ember folyamatos világűrben való tartózkodásának a biztosítása