Условие
2.6.41∗. С орбитальной станции, движущейся со скоростью u по круговой
орбите вокруг планеты, запускают два зонда. Начальная скорость зондов относительно планеты равна
радиуса планеты; начальная скорость другого зонда перпендикулярна ее радиусу. Найдите отношение максимально возможных расстояний от зондов до центра
планеты.
Решение
Запишем уравнение статики при движенииро круговой орбите:
Найдем радиус орбиты:
Запишем закон сохранения энергии для первого зонда. Его скорость будет равна нулю в конце, т.к. скорость в начале балы направлена радиально:
С знанием радиуса орбиты в начале, уравнение приобретает такой вид:
Выразим максимальное удаление от планеты:
Далее, запишем закон сохранения момента импульса для второго зонда. Он не равен нулю благодаря перпендикулярному направленю скорости в начале:
Выразим скорость на удалении
Запишем закон сохраения энергии для второго зонда:
С знанием радиуса орбиты и скорости на удалении
Появляется квадратное уравнение для
При решение через дискриминант, получаем два корня:
Т.к. мы ищем наибольшее удаление, выбираем ответ с плюсом:
Нашей задачей было найти отношение этих расстояний:
Таким образом, получаем ответ: