Физика 9 класс учебник Перышкин, Гутник - страница 103

   Примерами являются:
• обращение Луны вокруг Земли;
• обращение планет вокруг Солнца (например, Земли вокруг Солнца);
• движение естественных спутников других планет вокруг своих планет;
• движение искусственных спутников Земли по орбитам.
   Во всех этих случаях тела движутся по замкнутым траекториям (орбитам) под действием силы тяготения, которая постоянно изменяет направление их скорости, но при отсутствии сил сопротивления такое движение может продолжаться очень долго.

   Отсутствие падения спутников на Землю обусловлено их значительной тангенциальной скоростью, перпендикулярной направлению к центру планеты. Гравитационное притяжение Земли постоянно воздействует на спутник, однако его высокая поступательная скорость компенсирует это притяжение. Таким образом, спутник непрерывно стремится к Земле, но, благодаря своей инерции, постоянно "промахивается", описывая стабильную орбиту вокруг планеты.

   Действительно, орбитальное движение искусственного спутника вокруг нашей планеты можно рассматривать как форму свободного падения. Основной движущей силой, воздействующей на спутник, является гравитация Земли, которая инициирует центростремительное ускорение. Тем не менее, благодаря значительной тангенциальной скорости, перпендикулярной направлению к центру Земли, спутник не приближается к поверхности, а поддерживает постоянное движение по эллиптической траектории.

   Чтобы объект смог удерживаться на орбите вокруг Земли, ему требуется придать начальный импульс, эквивалентный первой космической скорости.

   \begin{equation}v=\sqrt{g_0 R_3} .\end{equation}

   Первая космическая скорость позволяет спутнику оставаться на постоянном круговом пути вокруг Земли. Однако, если аппарат набирает вторую космическую скорость, он обретает способность вырваться из объятий земного притяжения и отправиться в межзвездное пространство.

   В условиях космического полета, когда спутник и все его содержимое синхронно вращаются вокруг Земли с идентичным ускорением свободного падения, возникает состояние невесомости. Это происходит потому, что все объекты внутри спутника, подобно самому аппарату, находятся в состоянии непрерывного свободного падения под воздействием земного притяжения. Однако, благодаря значительной орбитальной скорости, они не приближаются к Земле. Вследствие этого, тела не оказывают давления на поверхности, на которых покоятся, и не натягивают подвесы, что приводит к обнулению их веса. Именно это явление именуется невесомостью.