Symulacja interaktywna
Jaki jakościowy wpływ ma siła grawitacji planet na ruch ich księżyców?
Symulacja przedstawia księżyc krążący wokół planety po orbicie kołowej lub eliptycznej. Zaznaczono siłę grawitacji , rozłożoną na 2 składowe: styczną i prostopadłą do toru oraz wektor prędkości księżyca.
Praca z symulacją jest wygodniejsza po przełączeniu na widok pełnoekranowy.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D12mWU2WN
Symulacja przedstawia ruch księżyca na orbicie wokół pewnej planety. Do wyboru są dwa warianty ruchu orbitalnego.
Pierwszym z nich jest orbita kołowa. W tym przypadku siła dośrodkowa, której rolę pełni siła grawitacji, jest zawsze prostopadła do toru księżyca. Dzięki temu wektor prędkości księżyca zmienia jedynie swój kąt nachylenia, natomiast jego długość pozostaje stała w czasie. Odległość księżyca do planety jest również stała.
W symulacji księżyc może poruszać się również po orbicie eliptycznej. Planeta umiejscowiona jest wówczas w jednym z ognisk orbity. Siła grawitacji, w przeciwieństwie do przypadku orbity kołowej, jest prostopadła do wektora prędkości tylko w dwóch punktach: perycentrum i apocentrum. W pierwszym z tych punktów księżyc znajduje się najbliżej planety podczas swojego ruchu orbitalnego, natomiast w drugim - najdalej. Siła grawitacji zmienia więc nie tylko kierunek, ale również i długość wektora prędkości. W perycentrum prędkość jest największa, natomiast w apocentrum - najmniejsza. Wynika to z tego, że składowa siły grawitacji styczna do kierunku ruchu, po przekroczeniu przez księżyc perycentrum zaczyna wskazywać w kierunku przeciwnym do wektora prędkości. Natomiast po przekroczeniu apocentrum, składowa ta wskazuje w kierunku zgodnym z wektorem prędkości.
Wyjaśnij, kiedy prędkość księżyca na orbicie wokół planety jest stała, a kiedy zmienia się podczas ruchu.
Wyjaśnij, jakie efekty wywołuje składowa siły grawitacji prostopadła do wektora prędkości, a jakie składowa równoległa do wektora prędkości księżyca poruszającego się po orbicie eliptycznej.