Чтобы тело двигалось по окружности на него должно действовать центростремительное ускорение. Величина этого ускорения определяется выражением a = V²/R; здесь V – круговая (линейная) скорость движения тела, м/с; R – радиус окружности, м. Первая космическая скорость это такая минимальная скорость, при которой тело может вращаться вокруг планеты по круговой орбите сколь угодно долго не падая на планету (конечно, при отсутствии сил, тормозящих тело). При движении тела на высоте h центростремительным ускорением является ускорение свободного падения на этой высоте. Поскольку в соответствии с Законом Всемирного тяготения сила взаимодействия между телами обратно пропорциональна квадрату расстояния между этими телами, то и ускорение сводного падения на различных высотах будет соответствовать этому закону. Таким образом, ускорение свободного падения на поверхности планеты (gп) будет больше ускорения свободного падения (gh) на высоте h во столько же раз, во сколько квадрат расстояния от этого тела до центра планеты (R + h ) больше квадрата радиуса планеты (R). Т.е. gп/gh = {(R + h )/R}². Отсюда gh = gп*{R/(R+h)}². Поскольку при движении тела на высоте h центростремительным ускорением будет являться ускорение свободного падения на этой же высоте, то можно записать уравнение gh = V²/(R+h). Или gп*{R/(R+h)}² = V²/(R+h). Отсюда V = R*√{gп/(R + h)}.
В конце хочу немного пояснить первую космическую скорость. Мое определение этой скорости, данное выше, «притянуто» к условию задачи и является не совсем корректным. Строго говоря, первая космическая скорость это такая минимальная скорость, которую необходимо сообщить телу, находящемуся на планете, что бы вывести это тело на круговую, стационарную орбиту вокруг планеты. Таким образом, первая космическая скорость не зависит от высоты полета. А зависит только от ускорения свободного падения на поверхности планеты и от радиуса планеты. Скорость, зависящая от высоты полета, называется не первой космической, а орбитальной (или круговой) скоростью на какой-либо высоте полета. Так, например, для Земли можно найти по выведенной выше формуле первую космическую скорость, если принять h = 0. Тогда V = R*√(gп/R)= 6371000*√(9,81/6371000) = 7905,7 м/с С такой скоростью движутся вокруг Земли низколетящие спутники на высотах 250 – 500 км. А геостационарные спутники, которые неподвижно «вися» над поверхностью Земли на высоте около 36000 км, совершают полный оборот вокруг Земли за 24 часа, движутся вокруг Земли с орбитальной (круговой) скоростью чуть более 3 км/с.. Но, повторюсь, эта скорость не является первой космической на данной высоте, а является орбитальной или круговой для высоты 36000км..
Используем известную закономерность - давление падает на 1мм.рт.ст.=133,3Па каждые 12 метров.
Разница давлений на дне и поверхности:
109 297 Па - 103 965 Па = 5 332 Па
Количество мм.рт.ст. в этой разнице:
5 332 : 133,3 = 40 (мм.рт.ст.)
Глубина шахты:
12 * 40 = 480 м
2)
Дано: Р = 760 мм
рт ст = 101308 Па
S = 2800 см2 = 0,28 м2
Несмотря на большое условие этой задачи, для ее решения нам необходима всего одна формула:
Р = F/S, F = РS = 101308 • 0,28 = 28366 Н = 28,4 кН
ответ: F= 28,4 кН
3)Вспомним, что такое давление:
p=F/S
Будем считать, что Земля имеет форму шара, а не геоида. Тогда найдём площадь поверхности:
S=4пR²
Пускай m - масса атмосферы. Давит она с силой mg. Тогда:
mg=pS
m= 4pпR²/g
Около 5 * 10^18 кг получается.
4) Через каждые 12 м высоты давление изменяется на 1 мм рт ст
Общее изменение давления Δp=840/12=70 мм рт ст
Если на поверхности 760 мм рт ст тогда внизу шахты давление
760+70=830 мм рт ст
Если в паскалях, то 1 мм рт ст соответствует 133,3 Па
Значит 830*133,3=110639 Па
