Rozwiązane

Oblicz jaką odległość pokonuje w przestrzeni kosmicznej Ziemia w czasie 5 minut, 7 godzin, 2 tygodni. Wyniki proszę podać w km.
Oblicz wartość siły dośrodkowej jeżeli masa wynosi 12 kg, prędkość wynosi 54 km/h a promień okręgu 58000 cm. (Zanim zaczniecie obliczenie należy sprowadzić dane do układu SI tj.: kg, m/s, m)

Oblicz wartość siły dośrodkowej jeżeli masa wynosi 1,2 tony, prędkość wynosi 18 km/h a promień okręgu 0,37 km. (Zanim zaczniecie obliczenie należy sprowadzić dane do układu SI tj.: kg, m/s, m)



Odpowiedź :

Odpowiedź

1. Jeżeli przyjąć przybliżoną prędkość liniową ziemi jako

   [tex]\large \boxed {\displaystyle v_Z = 30 \, km/\!s}[/tex]

to Ziemia pokonuje

  • w ciągu 5 minut                         [tex]\large \boxed {\displaystyle ~~ 9000 \, km ~~ } = 30 \, km/\!s \cdot 300 s = 30 \, km/\!s \cdot 5 m[/tex]
  • w ciągu 7 godzin [tex]\large \boxed {\displaystyle ~~ 756000 \, km ~~ } = 30 \, km/\!s \cdot 25200 s = 30 \, km/\!s \cdot (7h \cdot 3600\,s/\!h)[/tex]
  • w ciągu 2 tygodni [tex]\large \boxed {\displaystyle ~ 36288000 \, km \: } = 30 \, km/\!s \cdot 1209600 s = 30 \, km/\!s \cdot (2 t \cdot 14d/t \cdot 24h/d \cdot 3600\,s/\!h)[/tex]  

2. Obliczając siłę dośrodkową ze wzoru

    [tex]F_d = m \cdot \dfrac {\displaystyle v_l^2} {r}[/tex]

przy następujących danych:

  • masie                                                                                                  [tex]m = 12 \, kg[/tex]  
  • prędkości liniowej                           [tex]\displaystyle v_l = 54 \, km/h = 54 \cdot 1000 m / 3600 s = 15 \, m/s[/tex]  
  • promieniu okręgu                      [tex]\displaystyle r = 58000 \, cm = 58000 \, cm \cdot 1 m / 100 cm = 580 \, m[/tex]  

otrzymujemy

   [tex]F_d = m \cdot \dfrac {\displaystyle v_l^2} {r} = 12 \cdot \dfrac {15^2} {580} \, N = \dfrac {12 \cdot 225} {580} \, N = \dfrac {139} {29} \, N = 4\dfrac {19} {29} \, N \approx 4,6552 N[/tex]

   [tex]\large \boxed { ~~ F_d = 4\dfrac {19} {29} \, N \approx 4,6552 N ~~ }[/tex]

3. Obliczając siłę dośrodkową ze wzoru

    [tex]F_d = m \cdot \dfrac {\displaystyle v_l^2} {r}[/tex]

przy następujących danych:

  • masie                                                                                                [tex]m = 1,2 \, t = 1200 \, kg[/tex]  
  • prędkości liniowej                            [tex]\displaystyle v_l = 18 \, km/h = 18 \cdot 1000 m / 3600 s = 5 \, m/s[/tex]  
  • promieniu okręgu                        [tex]\displaystyle r = 0,\!37 \, km = 0,\!37 \, km \cdot 1000 m / 1 km = 370 \, m[/tex]  

otrzymujemy

   [tex]F_d = m \cdot \dfrac {\displaystyle v_l^2} {r} = 1200 \cdot \dfrac {5^2} {370} \, N = \dfrac {1200 \cdot 25} {370} \, N = \dfrac {3000} {37} \, N = 81\dfrac {3} {37} \, N \approx 81,\!0811 N[/tex]

   [tex]\large \boxed { ~~ F_d = 81\dfrac {3} {37} \, N \approx 81,\!0811 N ~~}[/tex]

Wyjaśnienie

Z Wikipedii „Prędkość liniowa [ruchu obiegowego Ziemi] zmienia się w zależności od położenia na elipsie orbity i wynosi od 29,291 km/s do 30,287 km/s”