Logo ZadaniazMatur.plZadaniazMatur.pl
Zadanie 3. Matura CKE Marzec 2021

Sonda kosmiczna o masie m=104 kgm = 10^4 \text{ kg} początkowo poruszała się swobodnie (jedynie pod wpływem grawitacji) dookoła Ziemi po orbicie kołowej o promieniu rr, z prędkością orbitalną o wartości vor=7,56 km/sv_{or} = 7,56 \text{ km/s} (zobacz rys. 1.). W pewnym momencie włączono silniki odrzutowe sondy, odpowiednio zaprogramowane. Przez pewien czas na sondę działała siła odrzutu tak, że sonda poruszała się nadal po orbicie kołowej o promieniu rr, a wartość prędkości tej sondy rosła (zobacz rys. 2.). Gdy sonda osiągnęła prędkość v⃗p\vec{v}_p w chwili tpt_p, silniki odrzutowe wyłączono (zobacz rys. 3.), a sonda zaczęła się oddalać od Ziemi.
Prędkość v⃗p\vec{v}_p uzyskana przez sondę w odległości rr od środka Ziemi była na tyle duża, że umożliwiała sondzie ciągłe oddalanie się od Ziemi oraz osiągnięcie w bardzo dalekiej odległości (gdzie wpływ pola grawitacyjnego Ziemi jest pomijalny) stałej prędkości o wartości v∞=2,00 km/sv_\infty = 2,00 \text{ km/s} (zobacz rys. 4.). Masa Ziemi wynosi M=5,97⋅1024 kgM = 5,97 \cdot 10^{24} \text{ kg}.
Rysunek 1 do zadaniaRysunek 2 do zadania
Do analizy zagadnienia przyjmij uproszczony model zjawiska, w którym:
  • pomijamy oddziaływanie sondy ze Słońcem oraz innymi ciałami, a także ruch orbitalny Ziemi
  • pomijamy zmianę masy sondy podczas działania silników odrzutowych
  • zakładamy, że energia potencjalna sondy bardzo daleko od Ziemi – gdzie wpływ grawitacji ziemskiej jest pomijalny – wynosi zero (zobacz rys. 4.): Epot∞=0E_{pot \infty} = 0.
Zadanie 3.1.(0 - 1)
Grawitacja i astronomia
Zadanie 3.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Wartość prędkości początkowej, z jaką sonda rozpoczęła oddalanie się od Ziemi, prawidłowo opisuje relacja:
A. vp=GMrv_p = \sqrt{\dfrac{GM}{r}}
B. GMr<vp<2GMr\sqrt{\dfrac{GM}{r}} < v_p < \sqrt{\dfrac{2GM}{r}}
C. vp=2GMrv_p = \sqrt{\dfrac{2GM}{r}}
D. vp>2GMrv_p > \sqrt{\dfrac{2GM}{r}}
#prędkość ucieczki#zasada zachowania energii#pole grawitacyjne
Zadanie 3.2.(0 - 3)
Grawitacja i astronomia
Zadanie 3.2. (0–3)
Oblicz wartość natężenia pola grawitacyjnego na orbicie kołowej, po której poruszała się sonda.
#natężenie pola grawitacyjnego#ruch po okręgu#prędkość orbitalna
Zadanie 3.3.(0 - 3)
Grawitacja i astronomia
Zadanie 3.3. (0–3)
Oblicz pracę mechaniczną, jaką wykonała siła odrzutu podczas przyśpieszania sondy w sposób opisany we wstępie do zadania.
Wskazówka: Obliczenia ułatwi wyrażenie energii mechanicznej sondy w ruchu swobodnym po orbicie kołowej poprzez jej masę mm i wartość prędkości orbitalnej vorv_{or}.
#praca i energia#orbita kołowa#pole grawitacyjne#zasada zachowania energii

Zobacz również podobne zadania

Matura CKE Grudzień 2013
0 - 1 pkt
Zadanie 9. (0–1)
Termometr laboratoryjny mierzący temperatury w zakresie od −10 ∘C-10 ^\circ\text{C} do 50 ∘C50 ^\circ\text{C} położono na stoliku pompy próżniowej, ale nie przykrywano kloszem (jak na rysunku).[img1]Po ustaleniu równowagi termodynamicznej słupek rtęci wskazał temperaturę 25 ∘C25 ^\circ\text{C}. Następnie stolik z termometrem nakryto kloszem w sposób nienaruszający stanu równowagi termodynamicznej w układzie i bardzo powoli wypompowano powietrze spod klosza.
Spośród podanych poniżej zaznacz wszystkie poprawne informacje wpisując znak X w puste kratki.
25 ∘C25 ^\circ\text{C} była temperaturą
P F
Po nakryciu kloszem stolika z termometrem wskazanie termometru
.........................
Zobacz pełne zadanie →
Matura CKE Grudzień 2013
0 - 1 pkt
Zadanie 14. (0–1)
Rozważ dwa układy drgające przedstawione na rysunku. Wszystkie sprężyny są identyczne, a masy ciężarków – równe. Jeśli ciężarki zostaną wprawione w drgania, to okres drgań ciężarka na pojedynczej sprężynie wynosi T1T_1, a okres drgań ciężarka w układzie z dwoma sprężynami wynosi T2T_2.[img1]Poniżej zapisano relacje pomiędzy okresami drgań ciężarków.
Wybierz i otocz kółkiem prawidłową odpowiedź.
Zobacz pełne zadanie →
Matura Operon Listopad 2018
0 - 4 pkt
Zadanie 13.
Płaska ramka z drutu z wpiętym amperomierzem została umieszczona w zmiennym polu magnetycznym prostopadle do linii sił. Powierzchnia ramki wynosi 400 cm2400 \text{cm}^2, a jej opór (wraz z amperomierzem) to 0,05 Ω0,05 \Omega. Wartości natężenia prądu wskazywane przez amperomierz przedstawiono na wykresie.[img1]Sporządź wykres zależności indukcji pola magnetycznego przenikającego przez ramkę od czasu. Wartość początkowa indukcji wynosi 0.

Zobacz pełne zadanie →

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?

Załóż darmowe konto, by uzyskać nielimitowany, wygodny dostęp do odpowiedzi do wszystkich zadań maturalnych!

Załóż darmowe konto