3.3 Satelit Buatan Manusia — Nota JomSkor
Satelit buatan manusia mengorbit Bumi dengan laju linear v = sqrt(GM/r) yang diterbitkan daripada menyamakan daya memusat dengan daya graviti. Satelit dikelaskan sebagai geopegun (tempoh orbit 24 jam, sentiasa di atas kedudukan geografi yang sama) atau bukan geopegun (tempoh berbeza daripada 24 jam, kedudukan berubah-ubah). Halaju lepas, v = sqrt(2GM/R), ialah halaju minimum diperlukan untuk mengatasi daya graviti Bumi dan terlepas ke angkasa lepas; bagi Bumi nilainya 11.2 km s^-1.
Fizik · Tingkatan 4
Satelit buatan manusia mengorbit Bumi dengan laju linear v = sqrt(GM/r) yang diterbitkan daripada menyamakan daya memusat dengan daya graviti. Satelit dikelaskan sebagai geopegun (tempoh orbit 24 jam, sentiasa di atas kedudukan geografi yang sama) atau bukan geopegun (tempoh berbeza daripada 24 jam, kedudukan berubah-ubah). Halaju lepas, v = sqrt(2GM/R), ialah halaju minimum diperlukan untuk mengatasi daya graviti Bumi dan terlepas ke angkasa lepas; bagi Bumi nilainya 11.2 km s^-1.
Laju linear satelit dalam orbit stabil
v = sqrt(GM/r), dengan r = R + h (R = jejari Bumi, h = ketinggian orbit) — laju linear hanya bergantung pada jejari orbit, bukan jisim satelit
Satelit geopegun
tempoh orbit T = 24 jam, bergerak dalam arah sama dengan putaran Bumi, sentiasa berada di atas kedudukan geografi yang sama (contoh: MEASAT)
Satelit bukan geopegun
tempoh orbit berbeza daripada 24 jam, kedudukan di atas Bumi berubah-ubah (contoh: ISS, satelit GPS, satelit kaji cuaca)
Konsep penting
Halaju lepas, v = sqrt(2GM/R) — diterbitkan daripada menyamakan tenaga kinetik minimum dengan magnitud tenaga keupayaan graviti, (1/2)mv^2 = GMm/R
Konsep penting
Halaju lepas dari Bumi = 11.2 km s^-1 (11 200 m s^-1) — tidak bergantung pada jisim objek yang dilancarkan, hanya bergantung pada jisim Bumi, M dan jarak, r
Konsep penting
Halaju lepas Bumi yang tinggi membolehkan atmosfera Bumi dikekalkan kerana laju molekul udara (~500 m s^-1) jauh lebih kecil daripada halaju lepas
Contoh soalan
Sebuah satelit GPS mengorbit Bumi pada ketinggian h = 2.02 x 10^7 m. Diberi jejari Bumi R = 6.37 x 10^6 m, jisim Bumi M = 5.97 x 10^24 kg dan G = 6.67 x 10^-11 N m^2 kg^-2, hitungkan laju linear satelit itu.
- r = R + h = (6.37x10^6) + (2.02x10^7) = 2.657x10^7 m. v = sqrt(GM/r) = sqrt[(6.67x10^-11)(5.97x10^24)/(2.657x10^7)] = 3.87 x 10^3 m s^-1
- Tersilap menganggap halaju lepas bergantung pada jisim objek yang dilancarkan — sebenarnya halaju lepas hanya bergantung pada jisim dan jarak daripada jasad pusat (Bumi)
- Mengelirukan satelit geopegun dengan satelit bukan geopegun — ciri penentu utama ialah tempoh orbit (24 jam vs bukan 24 jam) dan kedudukan geografi yang tetap/berubah
- Lupa menambah ketinggian orbit, h pada jejari Bumi, R untuk mendapatkan jejari orbit, r sebenar sebelum mengira laju linear satelit
- Tersilap tanda dalam rumus tenaga keupayaan graviti (U = -GMm/r) semasa menerbitkan rumus halaju lepas
- Hafal syarat satelit geopegun: tempoh 24 jam DAN arah orbit sama dengan putaran Bumi — kedua-dua syarat diperlukan, bukan hanya tempoh
- Apabila ditanya kesan jika laju linear satelit kurang daripada yang sepatutnya, jawab bahawa satelit akan jatuh ke orbit lebih rendah dan mungkin terbakar akibat geseran atmosfera
- Bagi soalan halaju lepas planet/jasad lain (bukan Bumi), gunakan rumus yang sama v = sqrt(2GM/R) tetapi gantikan M dan R bagi jasad berkenaan
- Satelit geopegun
- Satelit bukan geopegun
- Orbit Bumi Geopegun
- Halaju lepas
- Tenaga keupayaan graviti
- Laju linear satelit