Satellituppskjutningen: den allmänna gravitationen

Ett pedagogiskt simuleringsspel. Förutsäg hur hårt jorden drar i en satellit, hur dragningen avtar med avståndet och vilken fart eller radie som håller den i omloppsbana, och skjut sedan upp den och se.

Allmän gravitationOmloppsbanor

OMLOPPSVY

Dragningen på en satellit

Redo
Aktivera JavaScript för att skjuta upp satelliten. Instruktionerna och det lösta exemplet går fortfarande att läsa.
Hastighet vTyngdacceleration gBana och målDin förutsägelse
Allmän gravitationF = G·M·m ÷ r²

Tid

0.0 min

t

Avstånd från jordens medelpunkt

— km

r = R + h

Tyngdkraftens dragning

— N

F = G·M·m ÷ r²

Tyngdacceleration

— m/s²

g = G·M ÷ r²

Fart

— m/s

|v|

Förutsäg innan du skjuter upp

Skriv ditt svar för att förbereda uppskjutningen. Skjut upp är avstängd tills det finns ett svar.

Förutsäg uppskjutningen innan du startar den.

Uppdragspoäng—

Ett rätt svar, inom 2 %, ger 100 poäng. Rätt på första uppskjutningen ger 50 till. En uppskjutning räknas så snart den startar.

✓ Rätt svar① Första försöket

Så spelar du Satellituppskjutningen

  1. Välj en uppskjutning och läs av satellitens massa, dess höjd eller perioden på kortet. G, M och R står under listan.
  2. Använd F = G·M·m ÷ r² eller g = G·M ÷ r², alltid med r = R + h mätt från jordens medelpunkt, i meter.
  3. Skriv ditt svar och tryck på Skjut upp. Ett svar som är en kraft eller tyngdacceleration jämförs med mätningen; en fart skjuter upp satelliten; en radie placerar den geostationära omloppsbanan.
  4. Läs av grafen efter varje uppskjutning: på dubbla avståndet från medelpunkten är dragningen en fjärdedel så stark.

Vad är gravitationslagen?

Newtons gravitationslag säger att två massor drar till sig varandra med kraften F = G·M·m ÷ r², där r är avståndet mellan deras medelpunkter och G = 6,674 × 10⁻¹¹ N·m²/kg². Kraften växer med varje massa och avtar med kvadraten på avståndet: dubbelt så långt bort, en fjärdedel av kraften. Division med m ger tyngdaccelerationen g = G·M ÷ r², som är densamma för alla föremål på det avståndet. En satellit i omloppsbana faller hela tiden, men den rör sig så fort i sidled att marken kröker sig bort under den. För en cirkulär omloppsbana ger tyngdkraften precis centripetalkraften: G·M·m ÷ r² = m·v² ÷ r, så v = √(G·M ÷ r).

En avgränsad inlärningsmodell

Jorden och satelliten är punktmassor, jorden står still i mitten och det finns inget luftmotstånd eller dragning från månen eller solen. Banan är den exakta ellips, cirkel eller hyperbel som uppskjutningen ger, tidsatt med Keplers ekvation. Nedslag, att lämna vyn och ett fullbordat varv räknas fram exakt. Jordens rotation visas bara i det geostationära uppdraget. Banorna ritas i skala och spelas upp snabbare, med den faktor som visas på duken.

Om du byter språk behålls uppskjutningen, svaret, antalet försök och körningen.