Направление : Физика Тема: «Моделирование траектории космических полётов с помощью компьютера»

Скачать 275.25 Kb.

Название	Направление : Физика Тема: «Моделирование траектории космических полётов с помощью компьютера»
страница	7/7
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1. Моделирование траекторий движения космического аппарата на опыте

Исследование №1

Гипотеза: форма траектории космического аппарата зависит от скорости его движения.

Оборудование: фотоаппарат, видеокамера, штатив с муфтой, лапкой – 2 шт., круглая плоскость из плотного картона диаметром 20 см., желоб, стальной шарик диаметром 1,2 см, линейка, катушка с сердечником от школьного трансформатора на 220 вольт (электромагнит).

Ход эксперимента

Собрать установку:

Над катушкой с железным сердечником плотно установить круглую плоскость, закрепив её в лапке штатива 1, в лапке штатива 2 закрепить желоб так, чтобы его край касался плоскости.

Скатывать шарик на плоскость с разных высот желоба.

А) когда электромагнит не включён в сеть с напряжением 220 вольт.

Б) когда электромагнит включен в сеть с напряжением 220 вольт.

Измерить высоту скатывания шарика с помощью линейки и вычислить скорость движения по формуле

где g = 9,8 м/c ~10 м/с Ускорение свободного падения тела, H – высота, с которой тело скатывается с желоба.

Заметить формы траектории движения шарика и записать на видео.

Результаты вычислений скорости движения тела занести в таблицу.

Таблица

Номер опыта	Высота скатывания в метрах H (м)	Скорость движения шарика U(м/с)	Форма траектории
1	0,06	1,1	Гипербола
2	0,04	0,89	Эллипс
3	0,025	0,71	Окружность

Вычисления.

Опыт№1

= 2*10 м/c² * 0,06м = 1,2 (м/c)²

U ~ 1,1 м/с

Опыт №2

= 2*10 м/с² * 0,04 м = 0,8 (м/с) ²

~ 0,89 м/с

Опыт №3

= 2*10м/с ²*0,025 м =0,5 (м/с) ²

~ 0,71 м/с

Сравнить, сделать вывод.

Вывод: из таблицы видно, что меньшей скорости движения шарика соответствует форма траектории окружность, а большей скорости с движения шарика соответствует форма траектории гипербола.

Гипотеза подтвердилась

Форма траектории движения шарика зависит от скорости скатывания его с желоба.

3.2. Моделирование траекторий движения космических аппаратов помощью компьютера

Исследование №2

Гипотеза: форма траектории космического аппарата зависит от скорости его движения.

Оборудование: компьютер или планшет, видеокамера.

Ход эксперимента

Задание 1

Смоделировать на компьютере орбиты космических аппаратов.

Примечание:

Для корректного выполнения данной работы нам потребуется компьютерная программа – Баллистический редактор "Орбита 1.2". Скачать данную программу можно по этой ссылке. Следует учесть, что данная программа работает исключительно на 32-разрядной операционной системе семейства Windows.

1) Установив и запустив программу, мы можем наблюдать данное окно

2) Нажав на кнопку «Сфера», из режима карты перейдём в режим глобуса, как показано на картинке

3) Далее, используя инструмент «Двигать курсором» а также с помощью кнопок увеличения/уменьшения настроим желаемый вид

4) Затем, выбрав нужную нам орбиту, отключим инструмент «Двигать курсором» нажав на него еще раз, и кликнем мышкой по значку понравившейся нам орбиты. При правильной работе, откроется окно «Протокол баллистической траектории», в котором при желании можно указать интересующие нас параметры, как показано на картинке.

5) После проделанных изменений нажмём «ОК», и увидим построенную нами орбиту, для удобства откорректируем вид на орбиту.

6) После всего этого нажмём кнопку «Пуск времени» и будем наслаждаться просмотром.

Для предоставления отчетов по проделанной работе, можно сделать «Скриншоты».

Заключение

В нашей работе «Ракеты и полёты в космос» мы постарались показать наиболее яркие события, связанные с освоением космоса. Мы попытались исследовать зависимость траектории движения космических аппаратов от скорости их движения на простейших опытах и смоделировать траектории движения космических аппаратов на компьютере. В опытах роль космического аппарата выполнял обыкновенный металлический шарик. Нами сделаны расчёты скорости движения шарика и показана зависимость траектории движения шарика от скорости. Для того, чтобы показать эту зависимость, было проделано несколько десятков опытов. Всё, что происходило на опытах, было снято на видео с помощью мобильного телефона.

Цель и задачи, стоящие перед нами в работе, выполнены. Гипотеза полностью подтвердилась: траектории движения космических аппаратов зависят от скорости полёта ракет.

Циолковский говорил, что человечество не останется вечно на Земле, а постепенно завоюет всё околоземное пространство. Поэтому следующий этап изучения космических тел – это исследование Луны, Марса и его спутников.

Для достижения Луны пригодны скорости, превышающие вторую космическую скорость (11,2 км/с), однако полёты к Луне возможны и с меньшими скоростями (10,9 км/с – 11,9 км/с), при которых космический аппарат движется по очень вытянутой эллиптической орбите. При расчёте траектории полёта космического аппарата необходимо учитывать движение Луны по своей орбите, иначе аппарат может пройти мимо Луны. Контроль за полётом космического аппарата осуществляется с Земли радиометодами. Мы знаем, что скорость движения Земли по орбите составляет 29,8 км/с (30 км/с). Если геометрическая сумма скоростей КА и скорости Земли будет больше указанного значения, то КА пойдёт по внешней орбите относительно земной орбиты, то есть аппарат полетит в сторону внешней планеты. Если эта сумма будет меньше, то в сторону внутренней планеты. Простейшие (полуэллиптические) траектории полёта с Земли к планетам показаны на рисунке 9а, 9б (см. Приложение).

Список литературы

1. М. Ю. Шевченко, О. С. Угольников. Школьный астрономический календарь – М.: Дрофа, 2004. – 96 с.

2. Левитан Е. П. Астрономия. - М.: Просвещение, 1994. - 207 с.

3. Н. Н. Непомнящий, А. Ю. Низовский: Сто великих тайн. - М.: Вече, 2005. - 572 с.

4. Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org (дата обращения: 16.01.2014).

Приложение

Рисунок 1. К.Э. Циалковский

Рисунок 2. П. Р. Попович

Рисунок 3. С.П. Королёв

Рисунок 4. Ю.А. Гагарин

Рисунок 5. В.Н.Терешкова

Рисунок 6. П. Р. Попович

Рисунок 7. А. Леонов

Рисунок 8. МКС

Рисунок 9.

Рисунок 10. Возможные траектории ракеты при разной горизонтальной начальной скорости

Рисунок 11

Рисунок 12

Первый ИСЗ (4 октября 1957 год)

sputnik asm.jpg

1 2 3 4 5 6 7

Похожие:

	Учебный курс. Типы организации поисково-спасательного обеспечения полетов авиации глава 1 Поиск и эвакуация космонавтов и спускаемых аппаратов космических объектов осуществляются в соответствии с Наставлением по авиационной...		Программа учебной дисциплины «Моделирование с помощью профессиональных пакетов» Направление подготовки: 02. 04. 02 «Фундаментальная информатика и информационные технологии»
	П. Д. Киселев моделирование движения бесконечной цепи тел Направление подготовки бакалавров: 010800 Механика и математическое моделирование		В. С. Погодина моделирование движения связанных спутников в гравитационном... Направление подготовки бакалавров: 010800 Механика и математическое моделирование
	Рабочая программа дисциплины «Имитационное моделирование» Направление подготовки «Имитационное моделирование» являются получение теоретических знаний по имитационному моделированию и приобретение практических навыков...		Питание от компьютера Подключите устройство к компьютеру, iPad (с помощью Apple Camera Connector) или к планшету на Android по usb. Управляйте midi-совместимыми...
	Изучение спектра атома водорода и определение постоянной ридберга.... Лабораторный модуль фкл-1 предназначен для постановки лабораторных работ по курсу «Квантовая физика» («Атомная и ядерная физика»)...		Конструирование и моделирование роботов с помощью ПервоРобота lego weDo Цель: создание условий для создания и программирования действующих моделей с помощью ПервоРобота lego weDo
	Рабочая программа дисциплины Безопасность жизнедеятельности Направление подготовки (специальность) 04. 03. 02 «Химия, физика и механика материалов»		Основная образовательная программа впо по направлению подготовки... Основная образовательная программа впо по направлению подготовки 011200. 68 Физика
	Рабочая программа по учебному предмету «Физика» «Физика» для 7-9-х классов составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта, с учетом...		Документы регламентирующие летную работу основные правила полетов... Союза сср, Положением об использовании воздушного пространства рф, Инструкцией по применению Положения об использовании воздушного...
	Член Всемирного фонда безопасности полетов, заместитель директора... Ведущий рубрики Валерий Шелковников, Член правления Всемирного фонда безопасности полетов (fsf) и Партнерства "Безопасность полетов"....		Диагностические тестеры нового поколения для диагностики блоков управления.... Возможна работа с iso, sae и gan-системами. С помощью встроенного мультплексора упрощена диагностика различных систем в автомобиле....
	Пояснительная записка рабочая программа «3D моделирование и печать» ...		Программа испытаний на кафедре когнитивных технологий Направление... Сортировки за линейное время. Сортировка подсчётом. Цифровая сортировка. Сортировка «вычерпыванием»

Руководство, инструкция по применению