İnsanoğlu uzun zamandır uzay için çabalıyor. Ama yerden nasıl çıkılır? İnsanın yıldızlara uçmasını ne engelledi?

Zaten bildiğimiz gibi, bu karasal yerçekimi veya Dünya'nın yerçekimi kuvveti tarafından önlendi - uzay uçuşlarının ana engeli.

Yerçekimi

Herşey fiziksel bedenler Eyleme tabi olarak, Dünya'da bulunan yerçekimi kanunu . Bu yasaya göre hepsi birbirini çeker, yani birbirlerine denilen bir kuvvetle etki ederler. yer çekimi gücü veya Yerçekimi .

Bu kuvvetin büyüklüğü cisimlerin kütlelerinin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

Dünya'nın kütlesi çok büyük olduğundan ve yüzeyinde bulunan herhangi bir maddi cismin kütlesini önemli ölçüde aştığından, Dünya'nın yerçekimi kuvveti, diğer tüm cisimlerin yerçekimi kuvvetlerinden çok daha büyüktür. Dünya'nın yerçekimi kuvvetine kıyasla genellikle görünmez olduklarını söyleyebiliriz.

Dünya kesinlikle her şeyi kendine çekiyor. Hangi nesneyi fırlatırsak atarsak, yerçekiminin etkisi altında kesinlikle Dünya'ya geri dönecektir. Yağmur damlaları düşer, dağlardan sular akar, ağaçlardan yapraklar düşer. Düştüğümüz herhangi bir eşya da tavan yerine yere düşer.

Uzay yolculuğunun önündeki en büyük engel

Dünyanın yerçekimi izin vermiyor uçak dünyayı terk et. Ve üstesinden gelmek kolay değil. Ama insan bunu yapmayı öğrendi.

Masanın üzerinde duran topu gözlemleyelim. Masadan yuvarlanırsa, Dünya'nın yerçekimi onun yere düşmesine neden olur. Ancak topu alıp kuvvetle mesafeye atarsak, hemen düşmez, ancak bir süre sonra havadaki yörüngeyi açıklar. Neden kısa bir süre için bile dünyanın yerçekimini yenebildi?

Ve işte olanlar. Ona bir kuvvet uyguladık, böylece ivme kazandık ve top hareket etmeye başladı. Ve top ne kadar ivme kazanırsa, hızı o kadar yüksek olacak ve o kadar uzağa uçabilecektir.

Bir dağın tepesine monte edilmiş ve içinden A mermisinin ateşlendiği bir top hayal edin. yüksek hız. Böyle bir mermi birkaç kilometre uçabilir. Ama sonunda, mermi yine de yere düşecek. Yerçekimi etkisi altındaki yörüngesi kavisli bir görünüme sahiptir. Mermi B, toptan daha yüksek bir hızda ateşlenir. Uçuşunun yörüngesi daha uzundur ve çok daha uzağa inecektir. Merminin hızı ne kadar büyük olursa, yörüngesi o kadar düz olur ve uçtuğu mesafe o kadar büyük olur. Ve son olarak, belirli bir hızda, C mermisinin yörüngesi kapalı bir daire şeklini alır. Mermi Dünya'nın etrafında bir daire çiziyor, bir başka daire çiziyor ve artık Dünya'ya düşmüyor. Dünyanın yapay bir uydusu olur.

Elbette hiç kimse uzaya top mermisi göndermiyor. Ancak belirli bir hız almış uzay araçları, Dünya'nın uyduları haline gelir.

ilk kozmik hız

Bir uzay aracı, dünyanın yerçekiminin üstesinden gelmek için ne kadar hız almalıdır?

Bir cismi Dünya'ya yakın dairesel (yer merkezli) bir yörüngeye oturtmak için verilmesi gereken minimum hıza denir. ilk kozmik hız .

Bu hızın Dünya'ya göre değerini hesaplayalım.

Yörüngedeki bir cisim, Dünya'nın merkezine doğru yönlendirilen yerçekimi kuvvetine maruz kalır. Aynı zamanda bu bedeni Dünya'ya çekmeye çalışan bir merkezcil kuvvettir. Ancak vücut Dünya'ya düşmez, çünkü bu kuvvetin hareketi başka bir kuvvetle dengelenir - onu dışarı itmeye çalışan merkezkaç. Bu kuvvetlerin formüllerini eşitleyerek ilk kozmik hızı hesaplıyoruz.

nerede m yörüngedeki nesnenin kütlesidir;

M Dünya'nın kütlesidir;

v1 - ilk uzay hızı;

R dünyanın yarıçapı

G yerçekimi sabitidir.

M = 5,97 10 24 kg, R = 6.371 km. Sonuç olarak, v1 ≈ 7,9 km/s

İlk karasal kozmik hızın değeri, Dünya'nın yarıçapına ve kütlesine bağlıdır ve yörüngeye konan cismin kütlesine bağlı değildir.

Bu formülü kullanarak, başka herhangi bir gezegen için ilk kozmik hızları hesaplayabilirsiniz. Tabii ki, gök cisimlerinin farklı yarıçapları ve kütleleri olduğundan, Dünya'nın ilk kozmik hızından farklıdırlar. Örneğin, Ay'ın ilk kozmik hızı 1680 km/s'dir.

Yapay bir Dünya uydusu yörüngeye girer uzay Roketi, ilk kozmik hıza ve üstüne hızlanıyor ve dünyanın yerçekiminin üstesinden geliyor.

Uzay çağının başlangıcı

İlk uzay hızı, 4 Ekim 1957'de SSCB'de elde edildi. Bu gün, dünyalılar ilkin çağrı işaretlerini duydular. yapay uydu Toprak. SSCB'de oluşturulan bir uzay roketi yardımıyla yörüngeye fırlatıldı. Sadece 83,6 kg ağırlığında antenli metal bir topdu. Ve roketin kendisi o zaman için muazzam bir güce sahipti. Gerçekten de, yörüngeye sadece 1 kilo daha ağırlık koymak için roketin ağırlığının 250-300 kg artması gerekiyordu. Ancak roket tasarımlarının, motorlarının ve kontrol sistemlerinin geliştirilmesi, kısa sürede çok daha ağır uzay araçlarının dünya yörüngesine gönderilmesini mümkün kıldı.

3 Kasım 1957'de SSCB'de başlatılan ikinci uzay uydusu zaten 500 kg ağırlığındaydı. Gemide karmaşık bilimsel ekipman ve ilk canlı yaratık vardı - köpek Laika.

İnsanlık tarihinde uzay çağı başlamıştır.

İkinci uzay hızı

Yerçekiminin etkisi altında, uydu dairesel bir yörüngede gezegen üzerinde yatay olarak hareket edecektir. Dünya yüzeyine düşmeyecek, ancak başka bir daha yüksek yörüngeye de hareket etmeyecek. Ve bunu yapabilmesi için ona farklı bir hız verilmesi gerekiyor, buna denir. ikinci kozmik hız . Bu hız denir parabolik, kaçak hız , serbest bırakma oranı . Böyle bir hız alan vücut, Dünya'nın uydusu olmaktan çıkar, çevresini terk eder ve Güneş'in uydusu olur.

Vücudun Dünya yüzeyinden başladığı sırada hızı, birinci kozmik hızdan daha yüksek, ancak ikinciden daha düşükse, Dünya'ya yakın yörüngesi bir elips şeklinde olacaktır. Ve vücudun kendisi Dünya'ya yakın yörüngede kalacak.

Dünya'dan yola çıktığında ikinci kozmik hıza eşit bir hız alan bir cisim, parabol şeklindeki bir yörünge boyunca hareket edecektir. Ancak bu hız, ikinci uzay hızının değerini biraz bile aşarsa, yörüngesi bir hiperbol haline gelecektir.

İkinci kozmik hız, birincisi gibi, farklı gök cisimleri bu cismin kütlesine ve yarıçapına bağlı olduğu için farklı bir anlamı vardır.

Şu formülle hesaplanır:

Birinci ve ikinci kozmik hız arasındaki oran korunur

Dünya için ikinci kaçış hızı 11,2 km/s'dir.

İlk kez, 2 Ocak 1959'da SSCB'de yerçekimini aşan bir roket fırlatıldı. 34 saatlik uçuşun ardından ayın yörüngesini geçti ve gezegenler arası uzaya girdi.

Ay'a doğru ikinci uzay roketi 12 Eylül 1959'da fırlatıldı. Sonra Ay'ın yüzeyine ulaşan ve hatta yumuşak iniş yapan roketler vardı.

Daha sonra, uzay aracı diğer gezegenlere gitti.

Çocuklar bazen çok meraklıdırlar ve bazen de cevaplaması çok zor olan sorular sorarlar. Örneğin, insanlar neden Dünya yüzeyinden düşmezler? Ne de olsa yuvarlaktır, kendi ekseni etrafında döner ve hatta Evrenin uçsuz bucaksız alanlarında çok sayıda yıldız arasında hareket eder. Neden aynı zamanda bir insan sakince yürüyebilir, kanepede oturabilir ve hiç endişelenmeyebilir? Ayrıca bazı halklar “baş aşağı” yaşarlar. Evet ve düşen bir sandviç yere düşer ve gökyüzüne uçmaz. Belki bir şey bizi Dünya'ya çekiyor da çıkamıyoruz?

İnsanlar neden dünyanın yüzeyinden düşmüyor?

Çocuk bu tür sorular sormaya başladıysa, ona yerçekimi hakkında veya başka bir şekilde - dünyanın çekiciliği hakkında bilgi verebilirsiniz. Ne de olsa, herhangi bir nesnenin Dünya'nın yüzeyine doğru çabalamasına neden olan bu fenomendir. Yerçekimi sayesinde bir kişi düşmez ve uçup gitmez.

Dünya'nın yerçekimi, gezegen nüfusunun yüzeyi boyunca serbestçe hareket etmesine, binaları ve her türlü yapıyı dikmesine, dağdan kızak veya kayak yapmasına izin verir. Yerçekimi sayesinde cisimler yukarı uçmak yerine aşağı düşer. Bunu pratikte test etmek için topu atmak yeterlidir. Nasılsa yere düşecek. Bu yüzden insanlar yeryüzünden düşmezler.

Ama Ay ne olacak?

Elbette yerçekimi bir insanın Dünya'dan düşmesine izin vermez. Ancak başka bir soru ortaya çıkıyor - Ay neden üzerine düşmüyor? Cevap çok basit. Ay, gezegenimizin yörüngesinde sürekli hareket eder. Eğer durursa, kesinlikle gezegenin yüzeyine düşecektir. Bu, küçük bir deney yaparak da doğrulanabilir. Bunu yapmak için, somuna bir ip bağlayın ve gevşetin. Durana kadar havada hareket edecektir. Dönmeyi bırakırsanız, somun basitçe düşecektir. Ay'ın yerçekiminin, dünyanın yerçekiminden yaklaşık 6 kat daha zayıf olduğunu da belirtmekte fayda var. Bu nedenle ağırlıksızlık burada hissedilir.

herkesin var

Hemen hemen tüm nesnelerin çekim gücü vardır: hayvanlar, arabalar, binalar, insanlar ve hatta mobilyalar. Ve bir kişi, yerçekimimiz yeterince düşük olduğu için başka bir kişiye ilgi duymaz.

Çekim kuvveti, doğrudan bireysel bedenler arasındaki mesafeye ve kütlelerine bağlıdır. Bir kişi çok az ağırlığında olduğundan, diğer nesnelere değil, Dünya'ya çekilir. Sonuçta, kütlesi çok daha büyük. Dünya çok büyük. Gezegenimizin kütlesi muazzam. Doğal olarak, çekim gücü büyüktür. Bu nedenle, tüm nesneler Dünya'ya çekilir.

Yerçekimi ne zaman keşfedildi?

Çocuklar sıkıcı gerçeklerle ilgilenmezler. Ancak yerçekiminin keşfinin hikayesi oldukça garip ve komik. Isaac Newton tarafından keşfedilmiştir. Bilim adamı bir elma ağacının altına oturdu ve evreni düşündü. O sırada kafasına bir meyve düştü. Bunun sonucunda bilim adamı, çekici bir güç olduğu için tüm nesnelerin tam olarak aşağı düştüğünü fark etti. araştırmalarına devam etti. Bilim adamı, yerçekimi kuvvetinin cisimlerin kütlesine ve aralarındaki mesafeye bağlı olduğunu buldu. Bunu da kanıtladı uzun mesafe nesneler birbirini etkileyemez. Yerçekimi kanunu böyle ortaya çıktı.

Her şey düşüyor mu: küçük bir deney

Bir çocuğun insanların neden Dünya yüzeyinden düşmediğini daha iyi anlaması için küçük bir deney yapabilirsiniz. Bu şunları gerektirecektir:

1. Karton.
2. Bardak.
3. Su.

Bardak ağzına kadar sıvı ile doldurulmalıdır. Bundan sonra, kabın içine hava girmemesi için karton ile kaplanmalıdır. Bundan sonra, kartonu elinizle tutarken camı ters çevirmeniz gerekir. Lavaboda denemek en iyisidir.

Ne oldu? Karton ve su yerinde kaldı. Gerçek şu ki, kabın içinde kesinlikle hava yok. Karton ve su dışarıdan gelen hava basıncını yenemez. Bu nedenle yerlerinde kalırlar.