
Ускорение свободного падения на некоторой планете зависит от высоты x от поверхности по закону
где g0 и α — положительные постоянные. Найти вторую космическую скорость для данной планеты.
Решение. Вторая космическая скорость — это минимальная скорость, имея которую на поверхности планеты, тело может покинуть область притяжения планеты. Поскольку область притяжения планеты простирается до высоты (выше этой высоты ускорение свободного падения становится равным нулю), то минимальная скорость, при которой тело сможет улететь от планеты, — это такая скорость на поверхности, при которой скорость тела на высоте h станет равной нулю. Применяя к телу теорему об изменении кинетической энергии, получим для второй космической скорости υ0
где A — работа, совершенная над телом силой тяжести при его движении от поверхности до высоты h. Поскольку сила тяжести изменяется, для вычисления работы мысленно разобьем траекторию тела от поверхности до высоты h над поверхностью на малые участки Δx1, Δx2,
где g(x1),
Отсюда находим
Ответ:
Критерии оценки задачи (максимальная оценка за задачу — 2 балла).
1. Правильная связь второй космической скорости с работой силы тяжести — 0,5 балла.
2. Правильная идея и обоснование нахождения работы через график зависимости силы от расстояния — 0,5 балла.
3. Правильно найдена работа силы тяжести — 0,5 балла.
4. Правильный ответ — 0,5 балла.
Оценка работы.
1. Оценка работы складывается из оценки задач. Максимальная оценка — 10 баллов.
2. Допустимыми являются все целые или «полуцелые» оценки от 0 до 10.
PDF-версии: