|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Суперпозиции гравитационных полей принцип |
 | |
Анимация
Описание
Согласно закону всемирного тяготения, открытому Ньютоном, все тела притягиваются друг к другу. Силы взаимного гравитационного притяжения двух материальных точек, т.е. тел, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними, удовлетворяют третьему закону Ньютона. Они направлены по прямой, соединяющей точки, навстречу друг другу и имеют одинаковый модуль:
, (1)
где m1, m2 - массы притягивающихся материальных точек;
r - расстояние между ними;
g - гравитационная постоянная, которая в СИ имеет величину g = 6,672Ч10-11НЧм2/кг2.
В векторной форме обе силы взаимодействия можно выразить одной формулой:
, (2)
где 
- единичный вектор (рис. 1).
Гравитационное взаимодействие двух материальных точек
Рис. 1
Для описания гравитационного взаимодействия вводится понятие гравитационного поля, посредством которого это взаимодействие реализуется. Всякое тело порождает в пространстве гравитационное поле, которое воздействует на все другие тела, оказавшиеся в нём. Для количественной характеристики гравитационного поля в каждой его точке вводится физическая величина G, называемая напряженностью гравитационного поля. Напряженность поля - векторная величина. Она измеряется силой, с которой гравитационное поле действует на пробное тело единичной массы, помещенное в данную точку поля.
Пусть тело массы m1 - источник поля. Тогда в точке, где находится пробное тело массы m2 согласно определению, напряженность поля:
. (3)
Подставляя в эту формулу выражение (2) силы притяжения, получаем:
(4)
или для модуля напряженности:
. (5)
Вектор G направлен к центру, в котором помещен точечный источник поля. Размерность G совпадает с размерностью ускорения. Напряженность гравитационного поля вблизи поверхности Земли равна ускорению свободного падения: G = g.
Гравитационные поля подчиняются принципу суперпозиции. Согласно этому принципу гравитационное поле, возбуждаемое какой-либо массой, совершенно не зависит от наличия других масс. Кроме того, гравитационные поля, создаваемые несколькими телами, накладываются, не изменяя друг друга. Поэтому напряженность поля, создаваемого несколькими точечными источниками, равна сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из источников:
G = G1 + G2 + ... (6)
На рис. 2 показан принцип суперпозиции полей в точке А от двух источников.
Принцип суперпозиции
Рис. 2
Гравитационные поля накладываются, и это является причиной того, что гравитационные силы взаимодействия управляют движением естественных и искусственных тел в Солнечной системе.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Наиболее эффективен полёт КЛА к дальним планетам с последовательными пролётами около нескольких внешних планет Солнечной системы. В проекте «Большой тур», разработанном в США для формирования последующих участков траектории, используются возмущения, связанные с близким пролётом планеты, что позволяет увеличить скорость полёта КЛА и существенно сократить время достижения планет.
Схема одного из вариантов полёта «Большого тура» Земля - Юпитер - Сатурн - Уран - Нептун и ориентировочные даты старта и сближения с планетами приведены на рис. 3.
Схема дальнего космического полета
Рис. 3
Следующий подобный полёт можно начать лишь в 2154 г.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
На космический летательный аппарат (КЛА) в полете действуют поля тяготения многих небесных тел. Величина тяготения зависит от массы небесного тела и от расстояния до небесного тела.
При попадании в сферу действия небесного тела КЛА испытывает влияние со стороны этого тела и начинает движение вокруг него. Целенаправленное изменение траектории полета за счет гравитационного притяжения КЛА небесным телом при близком пролёте около него, называется пертурбационным манёвром. Изменение параметров движения КЛА с помощью пертурбационного манёвра происходит без затрат топлива или других видов внутренней энергии КЛА. Существенным моментом пертурбационного маневра является то, что скорость КЛА может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от взаимного положения КЛА и небесного тела; тем самым можно «управлять» последующей траекторией.
Пертурбационные маневры были применены при движении КЛА «Луна-3», «Пионер-11», «Вояджер -1, -2 ( в поле тяготения Юпитера) и «Маринер-10» (в поле тяготения Венеры).
Литература
1. Белов Д.В. Механика: Учебное пособие.- М.: Физический ф-т МГУ, НЭВЦ ФИПТ, 1998.- 144 с.
2. Александров Н.В., Яшкин А.Я. Курс общей физики. Механика: Учебное пособие для студентов-заочников физ.-мат. факультетов педагогических институтов.- М.: Просвещение, 1978.- 416 с.
3. Левантовский В.И. Механика космического полёта в элементарном изложении. 3-е изд., доп. и перераб.- М.: Наука, 1980.- 512 с.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
