Εκρηξη Δορυφορου και μελετη Τροχιασ Θραυσματων

Εισαγωγή Σκοπός της εργασίας είναι η φυσική προσέγγιση και μελέτη της τροχιάς ενός δορυφόρου και των θραυσμάτων του σε περίπτωση έκρηξης. Επιπλέον θα παρατεθούν πληροφορίες για το τι είναι δορυφόρος και πως τίθεται σε τροχιά. Η μελέτη πραγματοποιείται στα πλαίσια της δημιουργικής εργασίας.

Η παρούσα εργασία θα χωριστεί σε δύο σκέλη Γενικό/Γνωστικό Μέρος Εφαρμοστικό Μέρος

Συχνά Ερωτήματα Τι είναι δορυφόρος; Σε τι χρησιμεύει; Ποια τα διάφορα είδη τροχιάς του; Πώς τίθεται και παραμένει σε τροχιά;

Σύντομη Ιστορική Αναδρομή Το 1957 εκτοξεύτηκε ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος της Γης, ο Σοβιετικός Σπούτνικ 1. Η χρονολογία αυτή θεωρείται επίσημα ως η αρχή της εποχής του διαστήματος. Λίγο αργότερα ακολούθησε και ο Αμερικανικός Εξπλόρερ 1.

Οι δορυφόροι που χρησιμοποιούνται σήμερα για την παροχή τηλεοπτικών υπηρεσιών ξεκίνησαν σαν ιδέα του συγγραφέα επιστημονικής φαντασίας Arthur Clarke. Επίσης θεωρεί ότι τρεις δορυφόροι ήταν αρκετοί για να καλύψουν τις επικοινωνιακές απαιτήσεις ολόκληρου του πλανήτη.

Περιγραφή Δορυφόρου Το σώμα ενός δορυφόρου περιέχει όλο τον επιστημονικό εξοπλισμό και άλλα απαραίτητα συστατικά του δορυφόρου. Εξωτερικό στρώμα που προστατεύει το δορυφόρο από τις συγκρούσεις με μικρομετεωρίτες ή άλλα σώματα που αιωρούνται στο διάστημα Αντιραδιενεργή προστασία του δορυφόρου από την ακτινοβολία του ήλιου

Θερμική κάλυψη για να διατηρείται ο δορυφόρος στην ιδανική θερμοκρασία που χρειάζονται τα όργανα για να λειτουργήσουν ομαλά Σύστημα απομάκρυνσης της θερμότητας μακριά από τα ζωτικής σημασίας όργανα του δορυφόρου Δομική υποστήριξη Σύνδεση των υλικών.

Χρησιμότητα Δορυφόρων Διαστημικά Τηλεσκόπια Τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος (Τηλεοπτική μετάδοση, Ραδιοφωνική μετάδοση, Τηλεφωνικές επικοινωνίες, Συνδέσεις Internet) Μετεωρολογικός δορυφόρος (Πρόγνωση μετεωρολογικών φαινομένων, Μελέτη του κλίματος της γης) Στρατιωτικοί δορυφόροι Δορυφόροι πλοήγησης και ναυσιπλοΐας Δορυφόροι που στοχεύουν στην προστασία του περιβάλλοντος

Σχετικά με την Τροχιά Ανάλογα με το είδος τροχιάς και του ύψους, όπου θα τοποθετηθεί ένας δορυφόρος, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τους δορυφόρους ως εξής: LEO: χαμηλής περί τη γη τροχιάς MEO: μεσαίας περί τη γη τροχιάς GEO: γεωσύγχρονης τροχιάς

Ένας δορυφόρος διαμένει σε τροχιά λόγω της επίδρασης δύο παραγόντων: Της ταχύτητας με την οποία ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή, Της έλξης (του βάρους) που ασκεί η Γη στο δορυφόρο.

Εφαρμοστικό Μέρος

Θέμα Δορυφόρος σε κυκλική τροχιά, κατά τη διάρκεια της κίνησής του, εκρήγνυται και διασπάται σε δύο άνισα κομμάτια. To ένα θραύσμα ακινητοποιείται καθώς το άλλο αποκτά μεγαλύτερη ταχύτητα από την αρχική του δορυφόρου στην τροχιά.

Εάν υποθέσουμε ότι το μεγάλο θραύσμα θα μείνει ακίνητο μετά την έκρηξη ώστε λόγω της βαρύτητας να πέσει στην επιφάνεια της Γης, θα υπολογίσουμε την τελική ταχύτητα με την οποία θα φτάσει εκεί. Δίνεται: m1=9*m2

Τρόπος Επίλυσης Έστω ύψος h του δορυφόρου από την επιφάνεια της Γης. Η ταχύτητά του θα υπολογίζεται από τον τύπο: Β=Fκ Δηλαδή η βαρυτική έλξη της Γης ισούται με την κεντρομόλο δύναμη του δορυφόρου.

Αλλά ξέρουμε ότι (1) Β=G Άρα (2) Fκ=

G* = Από όπου προκύπτει: (3)

Οπότε συμπεραίνουμε ότι η ταχύτητα της τροχιάς εξαρτάται από το ύψος του από την επιφάνεια της Γης. Αλλά αλλάζοντας την ταχύτητα θα αλλάξει και το ύψος εάν συνεχίσει να κινείται κυκλικά.

Έχουμε από την Αρχή Διατήρησης της Ορμής: pολ=p1 + p2 και pαρχ= pτελ (4) Επειδή το κυρίως θραύσμα θα μείνει μετά την έκρηξη ακίνητο, u1 = 0. Άρα από την εξίσωση (3) προκύπτει ότι (5)

Αφού m1=9*m2 και mολ=m1+m2 Άρα m2=mολ/10 Οπότε από την εξίσωση (5) προκύπτει ότι το δεύτερο θραύσμα θα εκτοξευθεί με ταχύτητα u2=10*uδορ Από την (3) προκύπτει:

Συμπέρασμα Uανω + Κανω=Uεπιφ + Κεπιφ Αφού το κυρίως θραύσμα θα παραμείνει ακίνητο, υπό την επίδραση της βαρύτητας θα πέσει στην επιφάνεια της Γης εκτελώντας πτώση με διατήρηση της μηχανικής του ενέργειας. Uανω + Κανω=Uεπιφ + Κεπιφ

Άρα έχουμε: Οπότε

Ευχαριστούμε για την προσοχή σας.

Τέλος Εργασίας Εργάστηκαν οι Μαθητές Β` Λυκείου Μουσικού Σχολείου Βέροιας Θετικού Προσανατολισμού Τρέβλας Χρήστος Μποσμαλή Αγγελική Επιβλέπων Καθηγητής: Δούκας Κωνσταντίνος Φυσικός