3.E: Orbits na Gravity (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Brahe na Kepler

Christianson, G. “Palace ya Mbinguni ya Tycho Brahe.” Scientific American (Februari 1961): 118.

Gingerich, O. “Johannes Kepler na Meza ya Rudolphine.” Sky & Darubini (Desemba 1971): 328. Makala mafupi juu ya kazi ya Kepler.

Wilson, C. “Jinsi gani Kepler Aligundua Sheria zake mbili za Kwanza?” Scientific American (Machi 1972): 92.

Newton

Christianson, G. “Newton ya Principia: Retrospective.” Sky & Darubini (Julai 1987): 18.

Cohen, I. “Ugunduzi wa Newton wa Gravity.” Scientific American (Machi 1981): 166.

Gingerich, O. “Newton, Halley, na Comet.” Sky & Darubini (Machi 1986): 230.

Sullivant, R. “Wakati Apple Falls.” Astronomia (Aprili 1998): 55. Maelezo mafupi.

Ugunduzi wa Neptune

Sheehan, W., na wengine. “Uchunguzi wa Sayari iliyovunjika: Je, Waingereza waliiba Neptune?” Scientific American (Desemba 2004): 92.

Websites

Brahe na Kepler

Johannes Kepler: Maisha Yake, Sheria Zake, na Muda: Kepler.nasa.gov/Mission/Johanneskepler/. Kutoka ujumbe wa Kepler wa NASA.

Johannes Kepler: http://www.britannica.com/biography/Johannes-Kepler. Encyclopedia Britannica makala.

Johannes Kepler: www-history.mcs.st-andrews.ac... es/Kepler.html. MacTutor makala na viungo ziada.

Noble Dane: Picha za Tycho Brahe: http://www.mhs.ox.ac.uk/tycho/index.htm. Maonyesho ya makumbusho ya kawaida kutoka Oxford.

Newton

Mheshimiwa Isaac Newton: www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~... es/Newton.html. MacTutor makala na viungo ziada.

Mheshimiwa Isaac Newton: http://www.luminarium.org/sevenlit/n... /newtonbio.htm. Newton Wasifu katika Luminarium.

Ugunduzi wa Neptune

Adams, Airy, na Ugunduzi wa Neptune: http://www.mikeoates.org/lassell/adams-airy.htm. Ulinzi wa jukumu la Airy na mwanahistoria Alan Chapman.

Hisabati Ugunduzi wa Sayari: www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~... and_Pluto.html. Makala MacTutor.

Video

Brahe na Kepler

“Uelewano wa walimwengu wote.” Sehemu hii ya tatu ya mfululizo wa televisheni ya Carl Sagan Cosmos inalenga Kepler na maisha yake na kazi yake.

Tycho Brahe, Johannes Kepler, na Planetary Motion: https://www.youtube.com/watch?v=x3ALuycrCwI. Video iliyozalishwa na Kijerumani, kwa Kiingereza (14:27).

Newton

Zaidi ya Big Bang: Sheria ya Mvuto ya Sir Isaac Newton: http://www.history.com/topics/enligh...law-of-gravity. Kutoka Historia Channel (4:35).

Sir Isaac Newton dhidi Bill Nye: Epic Rap vita ya Historia: https://www.youtube.com/watch?v=8yis7GzlXNM. (2:47).

Ugunduzi wa Neptune

Richard Feynman: Katika Ugunduzi wa Neptune: https://www.youtube.com/watch?v=FgXQffVgZRs. Hotuba fupi nyeusi-na-nyeupe Caltech (4:33).

Shughuli za Kikundi cha

1. Eccentric, lakini tajiri sana, alumnus ya chuo yako hufanya bet na dean kwamba kama wewe kuacha baseball na mpira Bowling kutoka jengo mrefu zaidi juu ya chuo, mpira Bowling bila hit ardhi kwanza. Je kundi lako kujadili kama ungependa kufanya upande bet kwamba alumnus ni haki. Ungeamua jinsi gani ni nani aliye sahihi?
2. Tuseme mtu katika darasa lako la astronomia hakuwa na furaha kuhusu uzito wake. Mtu anaweza kwenda wapi kupima moja ya nne kama vile yeye anavyofanya sasa? Je, kubadilisha uzito wa mtu asiye na furaha kuna athari yoyote juu ya wingi wake?
3. Wakati wanaanga wa Apollo walipopanda Mwezi, baadhi ya wachambuzi walitoa maoni kwamba iliharibu siri na “mashairi” ya Mwezi milele (na kwamba wapenzi hawakuweza kamwe kutazama mwezi kamili kwa njia ile ile tena). Wengine walihisi kuwa kujua zaidi kuhusu Mwezi kunaweza tu kuimarisha maslahi yake kwetu kama tunavyouona kutoka duniani. Wanachama mbalimbali wa kikundi chako wanahisiaje? Kwa nini?
4. Kielelezo\(3.5.2\) inaonyesha kundi la satelaiti katika obiti duniani kote. Unafikiri satelaiti hizi zote zinafanya nini? Ni makundi ngapi ya kazi kwa satelaiti za Dunia zinaweza kundi lako kuja na?
5. Making Connections kipengele sanduku Astronomia na Washairi kujadili jinsi washairi walijumuisha maarifa ya hivi karibuni ya angani katika mashairi yao. Je, hii bado inatokea leo? Je, wanachama wa kikundi chako wanaweza kuja na mashairi au nyimbo zozote unazojua zinazohusika na astronomia au anga la nje? Kama siyo, labda unaweza kupata baadhi online, au kwa kuuliza marafiki au roommates ambao ni katika mashairi au muziki.

Mapitio ya Maswali

1. Hali Kepler ya sheria tatu kwa maneno yako mwenyewe.
2. Kwa nini Kepler alihitaji data ya Tycho Brahe ili kuunda sheria zake?
3. Ambayo ina molekuli zaidi: silaha ya manyoya au silaha ya risasi? Ambayo ina kiasi zaidi: kilo cha manyoya au kilo cha risasi? Ambayo ina wiani mkubwa: kilo cha manyoya au kilo cha risasi?
4. Eleza jinsi Kepler alivyoweza kupata uhusiano (sheria yake ya tatu) kati ya vipindi orbital na umbali wa sayari ambazo hazikutegemea raia wa sayari au Jua.
5. Andika sheria tatu za Newton za mwendo katika suala la kile kinachotokea kwa kasi ya vitu.
6. Ambayo sayari kubwa ina kubwa zaidi.
   1. mhimili semimajor?
   2. wastani orbital kasi kuzunguka Sun?
   3. orbital kipindi kuzunguka Sun?
   4. eccentricity?
7. Kwa nini tunasema kwamba Neptune ilikuwa sayari ya kwanza kugunduliwa kupitia matumizi ya hisabati?
8. Kwa nini Brahe alisita kumpa Kepler data zake zote kwa wakati mmoja?
9. Kwa mujibu wa sheria ya pili ya Kepler, ambapo katika obiti ya sayari ingekuwa kusonga kwa kasi? Itakuwa wapi kusonga polepole zaidi?
10. Pedi ya gesi, breki, na usukani wote wana uwezo wa kuharakisha gari—vipi?
11. Eleza jinsi roketi inaweza propel yenyewe kwa kutumia sheria ya tatu ya Newton.
12. Nyenzo fulani ina wingi wa 565 g wakati wa kuchukua nafasi 50 cm3 ya nafasi. Nyenzo hii ni nini? (Kidokezo: Tumia Jedwali\(3.2.1\).)
13. Kuhesabu kasi ya kitu, ni mali gani ya kitu unahitaji kujua?
14. Kuhesabu kasi ya angular ya kitu, ni mali gani ya kitu unahitaji kujua?
15. Nini alikuwa na ufahamu mkubwa Newton kuhusu mvuto wa Dunia ambayo ilimruhusu kuendeleza sheria ya ulimwengu wote ya mvuto?
16. Ni ipi kati ya mali hizi za kitu bora quantifies inertia yake: kasi, kuongeza kasi, kiasi, wingi, au joto?
17. Obiti ya Pluto ni eccentric zaidi kuliko sayari yoyote kubwa. Hiyo inamaanisha nini?
18. Kwa nini Tycho Brahe mara nyingi huitwa “mwanaastronomia mkuu wa macho ya uchi” wa wakati wote?

Maswali ya mawazo

1. Inawezekana kuepuka nguvu ya mvuto kwa kuingia katika obiti kuzunguka Dunia? Je, nguvu ya mvuto katika Kituo cha Kimataifa cha Space (kinachozunguka wastani wa kilomita 400 juu ya uso wa Dunia) inalinganishwa na ile ya ardhi?
2. Je! Ni kasi gani ya kitu ambacho kasi yake ni sifuri? Sheria ya kwanza ya Newton ya mwendo inajumuisha kesi ya kitu kilichopumzika?
3. Evil nafasi wageni kuacha wewe na mwanafunzi wenzako unajimu 1 km mbali katika anga, mbali sana na nyota yoyote au sayari. Jadili madhara ya mvuto kwa kila mmoja wenu.
4. Mwili huenda katika njia kamili ya mviringo kwa kasi ya mara kwa mara. Je, kuna vikosi vinavyofanya katika mfumo kama huo? Unajuaje?
5. Kama msuguano na anga yetu husababisha satellite kuongezeka ndani, karibu na Dunia, kasi yake ya orbital huongezeka. Kwa nini?
6. Tumia kitabu cha historia, kamusi elezo, au intaneti ili kujua nini kingine kilichokuwa kinatokea nchini Uingereza wakati wa maisha ya Newton na kujadili ni mwenendo gani wa wakati ungeweza kuchangia mafanikio yake na kukubalika haraka kwa kazi yake.
7. Asteroids mbili huanza kuvutia mvuto. Ikiwa asteroid moja ina mara mbili ya molekuli ya nyingine, ni nani anayepata nguvu kubwa zaidi? Ambayo moja uzoefu kuongeza kasi zaidi?
8. Je, umati wa astronaut hubadilikaje wakati anasafiri kutoka Dunia hadi Mwezi? Uzito wake unabadilikaje?
9. Ikiwa kuna mvuto ambapo Kituo cha Anga cha Kimataifa (ISS) kiko juu ya Dunia, kwa nini kituo cha angani hakitengwi tena duniani?
10. Linganisha wiani, uzito, uzito, na kiasi cha pauni ya dhahabu kwa chupa ya chuma juu ya uso wa Dunia.
11. Kama spacecraft kufanana walikuwa wakizunguka Mars na Dunia katika radii kufanana (umbali), ambayo spacecraft itakuwa kusonga kwa kasi? Kwa nini?

Kujihesabu mwenyewe

1. Kwa sababu gani uzito wa mtu utaongezeka ikiwa Dunia ilikuwa na mara 10 molekuli yake ya sasa, lakini kiasi sawa?
2. Tuseme wanaastronomia wanapata sayari inayofanana na dunia ambayo ni mara mbili ya ukubwa wa Dunia (yaani radius yake ni mara mbili ya ile ya Dunia). Ni lazima uwe umati gani wa sayari hii kiasi kwamba nguvu ya mvuto (F mvuto) kwenye uso ingekuwa sawa na ya Dunia?
3. Je, ni mhimili wa semimajor wa mduara wa kipenyo cha cm 24? Ni nini eccentricity yake?
4. Ikiwa 24 g ya nyenzo hujaza mchemraba 2 cm upande, ni wiani gani wa nyenzo?
5. Ikiwa 128 g ya nyenzo iko katika sura ya matofali 2 cm pana, urefu wa 4 cm, na urefu wa 8 cm, ni wiani gani wa nyenzo?
6. Ikiwa mhimili mkubwa wa duaradufu ni cm 16, mhimili wa semimajor ni nini? Ikiwa eccentricity ni 0.8, je, hii ellipse itaelezewa vizuri kama mviringo au mviringo sana?
7. Umbali wa wastani kutoka Jua (katika vitengo vya astronomical) wa asteroid na kipindi cha orbital cha miaka 8?
8. Umbali wa wastani kutoka Jua (katika vitengo vya astronomia) wa sayari yenye kipindi cha orbital cha miaka 45.66?
9. Mwaka 1996, wanaastronomia waligundua kitu cha barafu zaidi ya Pluto kilichopewa jina 1996 TL 66. Ina mhimili semimajor ya 84 AU. Ni kipindi gani cha orbital kulingana na sheria ya tatu ya Kepler?