Динамика — Задание 22 ЕГЭ по физике №00041154
Динамика
№2. Задание 22
ID: 00041154
Искусственный спутник обращается со скоростью $V = 3{,}4$ км/с по круговой орбите вокруг планеты. Радиус планеты $R_0 = 3400$ км, ускорение свободного падения на поверхности планеты $g = 4$ м/с². Определите, на какой высоте $h$ над поверхностью планеты движется спутник.
Источник: ЕГКР 2025
Решение
Дано:
$v = 3{,}4 \cdot 10^3$ м/с
$R_0 = 3{,}4 \cdot 10^6$ м
$g_0 = 4$ м/с²
Найти: $h$
1. Спутник движется по круговой орбите, значит на него действует только сила гравитации, которая и обеспечивает центростремительное ускорение:
$\vec{F}_{\text{грав}} = m\vec{a}$
2. По закону всемирного тяготения:
$F_{\text{грав}} = \dfrac{GMm}{(R_0 + h)^2}$,
где $m$ — масса спутника, $M$ — масса планеты. Радиус орбиты равен $R_0 + h$ — расстояние отсчитывается от центра планеты.
3. Центростремительное ускорение при движении по окружности:
$a = \dfrac{v^2}{R_0 + h}$
4. Расписываем второй закон Ньютона:
$\dfrac{GMm}{(R_0 + h)^2} = \dfrac{mv^2}{R_0 + h}$
5. Сокращаем $m$ и $(R_0 + h) \neq 0$:
$\dfrac{GM}{R_0 + h} = v^2 ; \Rightarrow ; R_0 + h = \dfrac{GM}{v^2}$
6. Произведение $GM$ неизвестно, но его можно выразить через ускорение свободного падения на поверхности планеты:
$g_0 = \dfrac{GM}{R_0^2} ; \Rightarrow ; GM = g_0 R_0^2$
7. Подставляем и находим высоту:
$h = \dfrac{g_0 R_0^2}{v^2} - R_0 = \dfrac{4 \cdot (3{,}4 \cdot 10^6)^2}{(3{,}4 \cdot 10^3)^2} - 3{,}4 \cdot 10^6 = 4 \cdot 10^6 - 3{,}4 \cdot 10^6 = 6 \cdot 10^5 \text{ м} = 600$ км
Ответ: $h = 600$ км
Ответ
Ответ: $h = 600$ км
Другие задания по теме «Динамика» (8)
- Задание 22 №00048499 — Брусок массой 0,5 кг движется по горизонтальной плоскости прямолинейно с…
- Задание 22 №00048498 — Брусок движется по горизонтальной плоскости прямолинейно с постоянным…
- Задание 22 №00048497 — Груз, лежащий на столе, связан лёгкой нерастяжимой нитью, переброшенной через…
- Задание 22 №00048494 — Брусок массой 2 кг движется по горизонтальному столу. На тело действует сила…
- Задание 22 №00048156 — Груз массой 1 кг, находящийся на столе, связан лёгкой нерастяжимой нитью,…
- Задание 22 №00048155 — Одинаковые бруски, связанные нитью, движутся под действием внешней силы вектор…
- Задание 22 №00048153 — На рисунке изображена механическая система, состоящая из двух идеальных блоков,…
- Задание 22 №00048152 — В механической системе, изображённой на рисунке, невесомая и нерастяжимая нить…