Краткий ответ
№ 2: \(a_{\text{цс}} = 2{,}25\ \text{м/с}^2\).
№ 3: \(v \approx 7{,}8\ \text{км/с}\) (примерно \(7{,}8\cdot10^3\ \text{м/с}\)).
№ 2
Дано: \[ R=100\ \text{м},\qquad v=54\ \text{км/ч} \] Найти: \(a_{\text{цс}}\).
СИ: \[ 54\ \text{км/ч}=\frac{54\cdot1000}{3600}\ \text{м/с}=15\ \text{м/с} \]
Решение: При движении по окружности центростремительное ускорение: \[ a_{\text{цс}}=\frac{v^2}{R} \] \[ a_{\text{цс}}=\frac{15^2}{100}=\frac{225}{100}=2{,}25\ \text{м/с}^2 \]
Ответ: \(2{,}25\ \text{м/с}^2\).
Проверка: единицы: \(\frac{(\text{м/с})^2}{\text{м}}=\text{м/с}^2\) — верно.
№ 3
Дано: \[ T=90\ \text{мин},\qquad h=320\ \text{км},\qquad R_{\text{З}}=6400\ \text{км} \] Найти: \(v\).
СИ: \[ T=90\cdot60=5400\ \text{с} \] \[ h=320\,000\ \text{м},\qquad R_{\text{З}}=6\,400\,000\ \text{м} \]
Радиус орбиты — расстояние от центра Земли: \[ r=R_{\text{З}}+h=6\,400\,000+320\,000=6\,720\,000\ \text{м} \]
Решение: За один период спутник проходит длину окружности \(2\pi r\), поэтому: \[ v=\frac{2\pi r}{T} \] \[ v=\frac{2\cdot3{,}14\cdot6\,720\,000}{5400}\approx 7815\ \text{м/с} \] То есть: \[ v\approx7{,}8\ \text{км/с} \]
Ответ: \(\approx7{,}8\ \text{км/с}\).
Что важно понять
Центростремительное ускорение при равномерном движении по окружности: \[ a_{\text{цс}}=\frac{v^2}{R} \] Оно направлено к центру окружности и зависит от скорости и радиуса.
Если известен период обращения \(T\), то скорость находят через длину окружности: \[ v=\frac{2\pi r}{T} \] Потому что за один период тело делает полный оборот.
В задачах про спутник радиус орбиты — это не высота над Землёй, а расстояние от центра Земли: \[ r=R_{\text{З}}+h \]
