Symulacja interaktywna
Prawo powszechnego ciążenia
Na poniższej symulacji przedstawiono trzy ciała o trzech różnych masach znajdujące się na trzech różnych orbitach Ziemi. Wektory reprezentują siłę grawitacji, jaka działa na każde z tych ciał ze strony centralnej planety. Zanim przejdziesz do poleceń umieszczonych pod animacją, pobaw się nią. Sprawdź, jakie funkcjonalności zapewnia myszka i suwaki umieszczone w prawym górnym rogu symulacji.
Opis alternatywny symulacji.
Na symulacji widać planetę, wokół której krążą po orbitach kołowych trzy księżyce. Za pomocą suwaków znajdujących się w prawym górnym rogu ekranu możemy regulować odległości księżyców od planety oraz ich masy. Zgodnie z trzecim prawem Keplera zmniejszenie promienia orbity księżyca powoduje zwiększenie jego prędkości kątowej na orbicie. Na symulacji widać także wektory sił jakimi planeta przyciąga księżyce. Zgodnie z prawem powszechnego ciążenia im księżyce mają większe masy lub im są bliżej planety z tym większą siłą są do niej przyciągane. Dodatkowo na animacji umieszczono jeszcze jeden suwak pozwalający uczynić planetę przezroczystą co ułatwia obserwację ruchu księżyców i działających na nie sił.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DhAJCKl7T
Na podstawie ustawień początkowych symulacji można wysnuć wniosek, że im dalej znajduje się ciało od masy centralnej, tym większa siła grawitacji na nie działa. Wyjaśnij, gdzie tkwi błąd w tym rozumowaniu.
Ćwiczenie alternatywne: Od czego zależy siła oddziaływania grawitacyjnego między dwoma ciałami?
- od mas tych ciał
- od prędkości tych ciał
- od odległości między tymi ciałami
Umieść na symulacji pierwsze z ciał na orbicie o promieniu równym promieniowi Ziemi i nadaj mu masę równą 1.
Drugie i trzecie ciało umieść odpowiednio w dwa i trzy razy większej odległości od środka Ziemi.
Następnie spróbuj nadać im masy takie, by długości ich wektorów były równe długości wektora pierwszego z ciał. Dla ułatwienia sobie zadania ustaw za pomocą myszki kamerę tak, by obserwować układ z punktu leżącego na osi obrotu Ziemi.
Pamiętając, że kolejne promienie orbit ciał rosną liniowo (1⋅rIndeks dolny 11, 2⋅rIndeks dolny 11, 3⋅rIndeks dolny 11), co możesz powiedzieć o zależności między masami? Czy potrafisz przewidzieć, jaką masę miałoby czwarte ciało (nie widoczne na animacji) krążące po orbicie o promieniu 4⋅rIndeks dolny 11?
Ćwiczenie alternatywne: Ciało o masie jednego kilograma umieszczono na powierzchni Ziemi. Jeżeli zwiększymy masę tego ciała cztery razy to ile razy musimy zwiększyć odległość tego ciała do środka Ziemi aby wartość siły grawitacji pozostała taka sama?
- 2
- 4
- 8