Сверь числа и знаки с фото.
- Космический корабль движется вокруг Земли по круговой орбите радиусом 20 000 км. Масса Земли 6 · 10²⁴ кг. Определите скорость корабля.
- 4,5 км/с 2) 6,3 км/с 3) 8 км/с 4) 11 км/с
Краткий ответ: 1) 4,5 км/с.
Почему так. На корабль действует только сила тяготения Земли, и именно она сообщает ему центростремительное ускорение:
\[ \frac{G M m}{r^{2}} = \frac{m v^{2}}{r} \]
Масса корабля \(m\) сокращается, одно \(r\) тоже — остаётся рабочая формула:
\[ v = \sqrt{\frac{GM}{r}} \]
Важно: \(r\) — это радиус орбиты, то есть расстояние от центра Земли, а не высота над поверхностью. В условии дан именно радиус, поэтому он берётся напрямую и переводится в метры:
\[ r = 20\,000\ \text{км} = 2{,}0\cdot10^{7}\ \text{м} \]
Подставляем:
\[ v = \sqrt{\frac{6{,}67\cdot10^{-11}\cdot 6\cdot10^{24}}{2{,}0\cdot10^{7}}} = \sqrt{2{,}0\cdot10^{7}} \approx 4{,}5\cdot10^{3}\ \text{м/с} = 4{,}5\ \text{км/с} \]
Проверка: \(v^{2}r = (4{,}5\cdot10^{3})^{2}\cdot 2{,}0\cdot10^{7} \approx 4{,}0\cdot10^{14}\), а \(GM = 6{,}67\cdot10^{-11}\cdot 6\cdot10^{24} \approx 4{,}0\cdot10^{14}\). Совпадает.
Чтобы не ошибиться в похожем задании:
- если в условии дана высота \(h\), то радиус орбиты \(r = R_{\text{Земли}} + h\), а не просто \(h\);
- от массы корабля скорость не зависит — она сократилась;
- остальные варианты не подходят: 8 км/с — примерно первая космическая у самой поверхности (\(r \approx 6400\) км), 11 км/с — близко ко второй космической, а 6,3 км/с получилась бы при радиусе около 10 000 км.