Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Zespół Szkół Technicznych im. Leona Kruczkowskiego w Jastrowiu • ID grupy: 97/4 MF-G1 • Kompetencja: Matematyczno- Fizyczna • Temat projektowy: Loty Kosmiczne • Semestr III / rok szkolny 2010/2011

3. Prezentacja przygotowana przez grupę, w skład której wchodzą: • Konofał Wojciech • Lach Jakub • Soroka Grzegorz • Rennack Aleksandra • Biały Bartosz • Czerkas Marek • Małecki Dariusz • Najdek Sylwia • Sutkowska Aneta • Rambolińska Monika pod kierownictwem pani Małgorzaty Krużyńskiej

4. Tytuł Tematu Projektowego: Loty Kosmiczne

5. Program Apollo-Sojuz Program Apollo-Sojuz – był to pierwszy wspólny załogowy lot kosmiczny przeprowadzony przez ZSRR (program Sojuz) i Stany Zjednoczone (program Apollo). Był to także ostatni lot kapsuły Apollo.

6. Cele Program Apollo-Sojuz, który był pierwszym międzynarodowym programem kosmicznym, został zaprojektowany w celu zbadania zgodności miejsc spotkania i systemów dokujących dla amerykańskich i radzieckich statków kosmicznych, aby otworzyć drogę do międzynarodowej przestrzeni ratowniczej, jak również przyszłości wspólnych załogowych lotów.

7. 2. 1. 3. Załoga Programu – USA • Donald K. Slayton ps. „Deke” – specjalista dokowania • 2. Vance D. Brand – pilot modułu dowodzenia • 3. Thomas P. Stafford - dowódca

8. Walerij Kubasow - inżynier Aleksiej Leonow - dowódca Załoga Programu – ZSRR

9. Program Apollo-Sojuz - Statki Kosmiczne W programie były używane istniejące już statki kosmiczne Apollo i statki Sojuz. Statek Apollo był niemal identyczny do tego co krążył na orbicie księżyca, a później sprowadzającego astronautów na Skylab. Statek kosmiczny Sojuz był podstawowym radzieckim statkiem kosmicznym, który jest stosowany od czasu jego wprowadzenia w 1967 roku. Moduł dokowy został zaprojektowany i zbudowany przez NASA, który miał za zadanie służyć jako transfer między dwoma statkami.

10. Program Apollo-Sojuz - Lot • Przebieg lotu kosmicznego: • Kapsuły zostały wystrzelone w odstępie siedmiu i pół godziny, 15 lipca. • Pojazdy wykonały manewr cumowania dwa dni później, a po trzech godzinach od połączenia Leonow i Stafford podali sobie ręcę przez otwarty właz Sojuza. • Połączenie pojazdów trwało 44 godziny – w tym czasie załogi przeprowadziły wspólne eksperymenty naukowe, wymieniły się upominkami itd. • Powtarzany był kilkakrotnie manewr dokowania. • Pojazd radziecki pozostał na orbicie przez 5 dni, a Amerykański 9.

11. Seria amerykańskich lotów kosmicznych w latach 1961-1972. Celem programu było lądowanie człowieka na Księżycu, a następnie jego bezpieczny powrót na Ziemię. Zadanie zostało zrealizowane w 1969 roku, w czasie misji Apollo 11. Program był kontynuowany do roku 1972 w celu przeprowadzenia dokładniejszej naukowej eksploracji Księżyca. Program Apollo

12. Program Apollo to trzeci program amerykańskich lotów kosmicznych z udziałem ludzi. Podstawowym celem programu było lądowanie człowieka na Srebrnym Globie i jego bezpiecznym powrotem na Ziemię.

13. Mając za cel lądowanie na powierzchni Księżyca, projektanci stanęli przed wyzwaniem pogodzenia ze sobą minimalizacji ryzyka utraty zdrowia i życia przez astronautów, braku ich umiejętności oraz ograniczeń stosowanej technologii. Rozważano trzy możliwe do przeprowadzenia rodzaje misji: Rodzaj Misji

14. Wystrzelenie bezpośrednio z Ziemi statku kosmicznego, który dotarłby do powierzchni Księżyca, lądował, a następnie powrócił w całości na Ziemię. Wymagało by to zastosowania rakiety nośnej o sile przekraczającej jakiekolwiek wtedy dostępne. 1. Lot Bezpośredni

15. Wymagane było wystrzelenie dwóch rakiet Saturn V - jednej z statkiem kosmicznym a drugiej z paliwem. Na orbicie nastąpiłoby przekazanie paliwa do statku kosmicznego w ilości zapewniającej lot, lądowanie i powrót z Księżyca. Także w tym przypadku cały statek kosmiczny musiałby lądować na powierzchni Księżyca. 2. Spotkanie Na Orbicie Okołoziemskiej

16. Statek kosmiczny składał się z modułu serwisowego i dowodzenia oraz modułu lądownika. Moduł dowodzenia zawierał system zdolny do podtrzymywania życia dla trzyosobowej załogi przez okres pięciu dni podróży na Księżyc oraz umożliwiał bezpieczne wejście w atmosferę ziemską w czasie powrotu. 3. Spotkanie Na Orbicie Okołoksiężycowej

17. Program składał się z 11 lotów załogowych – począwszy od Apollo 7 a skończywszy na 17. Wszystkie starty odbywały się na przylądku Canaveral. Apollo 7 i Apollo 9 były ziemskimi misjami orbitalnymi, Apollo 8 i Apollo 10 były księżycowymi misjami orbitalnymi, pozostałe sześć lotów poza Apollo 13 zakończyły się lądowaniem na Księżycu. Ilość Lotów

18. Opis Lotów

19. Człowiek Na Księżycu

20. Przez wieki człowiek marzył o podboju i poznaniu Wszechświata. Rozwijająca się technologia rakietowa sprawiła, że te marzenia stały się możliwe. Człowiek bez wahania wykorzystał możliwości tej technologii do realizacji swych celów - podboju Kosmosu. W maju 1961 roku John Fitzgerald Kennedy, ówczesny prezydent Stanów Zjednoczonych, obiecał, że pod koniec dekady Amerykanin stanie na Księżycu. Ten plan został zrealizowany 20 lipca 1969r. Należy pamiętać, że był to okres największego nasilenia zimnej wojny. Program Apollo przyczynił się do powstania nowych niesamowitych technologii, które wpłynęły na dzisiejszy obraz Świata.

21. Pierwszym ziemskim obiektem, który dotarł na Księżyc w 1956 roku była radziecka sonda „Luna 2”. Zanim rozbiła się o powierzchnię Księżyca przesłała na Ziemię pierwsze zdjęcie Srebrnego Globu. W tym samym roku Luna 3 okrążyła naszego naturalnego satelitę , dostarczając pierwszych zdjęć jego niewidocznej strony. W 1962 roku pierwszy amerykański próbnik, "Ranger IV", osiągnął Księżyc. Misja nie zakończyła się pełnym sukcesem, gdyż rozbił się o skały. W latach 1964-65 "Renger VI, VII, IX " dostarczyły naukowcom ponad 17 000 zdjęć, w tym pierwszych zbliżeń powierzchni Księżyca.

22. Po "Rangerach" NASA wysłała na Księżyc sondy ,,Surveyor’’ - obserwator, które dokonały miękkich lądowań i przeprowadziły analizy gruntu. Jednocześnie sondy "Lunar Orbiter", zaopatrzone w specjalne aparaty wysokiej rozdzielności, zdołały sfotografować około 95% powierzchni Srebrnego Globu. Zdjęcia te posłużyły do wyboru korzystnych miejsc do lądowania statku załogowego.

23. Wysłanie człowieka na Księżyc wiązało się również z koniecznością dokonania znacznego postępu w załogowych lotach kosmicznych. 12 kwietnia 1961 roku z kosmodromu Bajkonur wystartował statek kosmiczny "Wostok 1", na którego pokładzie znajdował się, po raz pierwszy w historii, człowiek - radziecki major lotnictwa, Jurij Gagarin. Pierwszy kosmonauta okrążył Ziemię w odległości od 175 do 327 kilometrów i po około dwóch godz. wylądował.

24. Program „Apollo” wznowiono w październiku 1968 roku, ze zmodyfikowanym statkiem i większą rakietą nośną. „Apollo 7” został wyniesiony na orbitę okołoziemską na swego rodzaju rekonesans. Przed wysłaniem „Apollo 7” NASA pospiesznie przygotowała następny lot, zaniepokojona doniesieniu o radzieckich planach załogowego lotu dookoła Księżyca. Radziecki lot nie doszedł do skutku, a w grudniu 1968 roku NASA odniosła wielki sukces, gdy „Apollo 8” dziesięciokrotnie okrążył Księżyc i bezpiecznie powrócił na Ziemię.

25. Ten lot był znacznie bardziej skomplikowany od planowanego przez Rosjan „prostego” lotu wokół Księżyca i z powrotem na Ziemię. Amerykanie spędzili 20 godz. na orbicie księżycowej. W statku znajdowali się wówczas: Frank Borman, Jomes Lovell William Anders.

26. 16 lipca 1969r. trójstopniowa rakieta „Saturn V” została wystrzelona z przylądka Conaveral na Florydzie. Na szczycie kolosa umieszczono statek „Apollo 11” z : Neilem Amstrongiem, Edwinem Aldrinem, Michaelem Collinsem.

27. Powszechność oddziaływań grawitacyjnych. Prawo powszechnego ciążenia. Siła dośrodkowa i odśrodkowa i bezwładność. Prędkości kosmiczne. Przeciążenie, nieważkość, niedociążenie, Zasady Dynamiki Newtona. Zasada zachowania pędu i energii mechanicznej. Prawa Keplera. Napęd statków kosmicznych. Pojęcia

28. Ciążenie powszechne to jedno z czterech oddziaływań podstawowych wyróżnianych przez fizykę. Najważniejszą cechą grawitacji jest jej powszechność. Ciążenie działa tak samo na wszystkie obiekty fizyczne niezależnie od ich natury. Nie można w żaden sposób ani odizolować żadnego obiektu od wpływu ciążenia, ani zakłócić tego wpływu. 1.Powszechność Oddziaływań Grawitacyjnych

29. Każdy obiekt we wszechświecie przyciąga każdy inny obiekt z siłą, która jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Jest to ogólne prawo fizyczne, bazujące na empirycznych obserwacjach Newtona, które nazwał on indukcją. W języku współczesnym prawo to brzmi następująco : 2.Prawo Powszechnego Ciążenia Między dowolną parą ciał posiadających masy pojawia się siła przyciągająca, która działa na linii łączącej ich środki, a jej wartość rośnie z iloczynem ich mas i maleje z kwadratem odległości.

30. Matematycznie związek ten wyraża się wzorem: Gdzie: G – stała grawitacji,m1 – masa pierwszego ciała,m2 – masa drugiego ciała,Fi – wektor łączący środki mas obu ciał, r2 - jest długością tego wektora, - jest wersorem osi łączącej środki mas obu ciał.

31. Siła powodująca zakrzywianie toru ruchu ciała, skierowana wzdłuż normalnej – prostopadle - do toru, w stronę środka jego krzywizny. Wartość siły określa wzór: Gdzie: Fd – siła dośrodkowa, m – masa ciała, v2 – prędkość ciała, r – promień krzywizny toru ruchu. 3.Siła Dośrodkowa

32. W ruchu po okręgu, powyższy wzór można wyrazić: Gdzie: Fd – siła dośrodkowa, m – masa ciała, r – promień krzywizny toru ruchu. w – prędkość kątowa.

33. Siła dośrodkowa Fs w ruchu po okręgu.

34. Jedna z sił bezwładności występująca w obracających się układach odniesienia. Układy takie zalicza się do układów nieinercjalnych. Wartość siły określa wzór: Gdzie: m – masa, v – prędkość, w - chwilowa prędkość kątowa, r – promień krzywizny toru 3.Siła Odśrodkowa

35. Właściwość wszystkich ciał materialnych, polegająca na tym, że jeśli na ciało nie działa siła lub działające siły równoważą się, to porusza się ono ruchem jednostajnym lub pozostaje w spoczynku. Nieznane są ani źródła jej pochodzenia ani mechanizmy jej powstawania, większość fizyków przyjmuje bezwładność jako cechę materii. 3.Bezwładność

36. Prędkość początkowa, jaką trzeba nadać dowolnemu ciału, by jego energia kinetyczna pokonała grawitację wybranego ciała niebieskiego. Pierwsza prędkość kosmiczna - to najmniejsza pozioma prędkość, jaką należy nadać ciału względem przyciągającego je ciała niebieskiego, aby ciało to poruszało się po zamkniętej orbicie. Z tak określonych warunków wynika, że dla ciała niebieskiego o kształcie kuli, orbita będzie orbitą kołową o promieniu równym promieniowi planety. Ciało staje się wtedy satelitą ciała niebieskiego. 4.Prędkości Kosmiczne

37. Pierwszą prędkość kosmiczną można wyznaczyć zauważając, że podczas ruchu orbitalnego po orbicie kołowej siła grawitacji stanowi siłę dośrodkową: Gdzie: G – stała grawitacyjna, M – masa ciała niebieskiego, m – masa rozpędzanego ciała czyli satelity krążącego wokół ciała niebieskiego, R – promień orbity satelity krążącego wokół ciała niebieskiego.

38. Przykładowe wartości I prędkości kosmicznej:

39. Jest to stan, w jakim znajduje się ciało poddane działaniu sił zewnętrznych innych, niż siła grawitacji, których wypadkowa powoduje przyspieszenie inne niż wynikające z siły grawitacji. Przyjęto wyrażać przeciążenie jako wielokrotność standardowego przyspieszenia ziemskiego. Tak zdefiniowane przeciążenie jest wektorem, mającym kierunek i zwrot. Przeciążenie może mieć wyłącznie wartość dodatnią lub równą 0. 5.Przeciążenie

40. Największe i najkrócej działające, przeciążenia występują w trakcie katapultowania - 22g i podczas walki powietrznej samolotu myśliwskiego - 10 g. Człowiek w stanie spoczynku poddany jest przeciążeniu 1 g, a w stanie nieważkości 0 g. Długotrwałe przeciążenie doprowadza do zaburzeń widzenia, a im większa jest wartość przeciążenia tym krócej może ono działać na organizm bez obawy o niekorzystny wpływ na stan zdrowia.

41. Dobrowolne: ppłk John Stapp w 1954 r. doznał przeciążenia 46,2 g w saniach rakietowych. W wyniku tego eksperymentu popękały mu naczynia krwionośne w gałce ocznej - okresowa utrata wzroku, który J. Stapp odzyskał – szczęśliwie siatkówki w oczach nie były uszkodzone. Mimowolne: kierowca Formuły 1, David Purley, doświadczył przeciążenia równego średnio 179,8 g w roku 1977, gdy wyhamował ze 173 do 0 km/h na długości 66 cm, w wyniku uderzenia w ścianę. Największe Przeciążenia Przeżyte Przez Człowieka

42. Jest to pozorne zmniejszenie się ciężaru ciała pod wpływem sił bezwładności w nieinercjalnym układzie odniesienia. Występuje wtedy, gdy siła bezwładności zwrócona jest przeciwnie do siły grawitacji, jednak powodujące ją przyspieszenie a musi być mniejsze od przyspieszenia grawitacyjnego g. Wypadkowa tych sił jest wtedy mniejsza niż ciężar. Może ona wynosić od 0 do 1 g, ale nie może przyjmować skrajnych wartości 0 i 1. Stanu niedociążenia można doświadczyć np. w windzie, która przyspiesza, jadąc w dół lub hamuje, jadąc do góry. 5.Niedociążenie

43. Jest to, stan, w którym działające na ciało siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych ciśnień jego cząstek na siebie, a ciśnienia wywołane własnymi siłami grawitacji są właściwie równe zeru ze względu na małą masę. Nieważkość występuje np. przy swobodnym spadaniu ciał, gdy nie działają inne siły zewnętrzne poza grawitacyjnymi - opór powietrza, a więc na orbitach sztucznych satelitów i planetoid. 5. Nieważkość

44. Na Ziemi nieważkość można uzyskać na okres 1 minuty w samolocie poruszającym się po torze keplerowskim. Wpływ nieważkości na żywe organizmy przejawia się wrażeniem spadania, zawrotami głowy, nudnościami, zakłóceniami w działaniu układu krążenia, trudnościami w wykonywaniu ruchów i ich koordynacji oraz odwapnieniem kości.

45. Uczestnicy lotu parabolicznego w samolocie w stanie nieważkości

46. Mówi ona, jak zachowuje się ciało, gdy nie działają na nie żadne siły, lub gdy działanie tych sił równoważą się. Bezwładność jest to skłonność ciała do zachowania poprzedniego stanu ruchu - kierunku, zwrotu i szybkości. Jeśli wypadkowa sił działających na ciało jest równa zeru, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. 6. Zasady Dynamiki Newtona

47. Zasadę tę wyrażamy następującym wzorem: F= m*a. • Z tego równania możemy również wyznaczyć definicję jednostki siły: siła ma wartość 1 N, jeżeli ciało o masie 1 kilograma doznaje w wyniku jej działania przyspieszenia równego 1 m/s2.

48. Ta zasada dynamiki nazywana jest zasadą akcji i reakcji.Ciała zawsze oddziałują na siebie wzajemnie. • Każda akcja wywołuje równą jej i przeciwnie skierowaną reakcję. Prawo powszechnego ciążenia Newtona stwierdza, że między dwoma ciałami działa siła przyciągająca, proporcjonalna do ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

49. 7.Zasada Zachowania Pędu i Energii Mechanicznej. • Jeżeli na jakiś układ ciał nie działają siły zewnętrzne, wtedy układ ten ma stały pęd czyli Zmienić pęd układu może tylko siła działająca z zewnątrz układu. • Wzór: Jeżeli F = 0 to p = const. • Zasada zachowania pędu może być traktowana jako alternatywna postać pierwszej zasady dynamiki Newtona, jako że omawiany przypadek braku siły zewnętrznej rozpatrywany jest w układzie inercjalnym.

50. W dowolnym ruchu przebiegającym bez tarcia energia mechaniczna układu izolowanego jest stała. • Emechaniczna = const • Zmienić energię mechaniczną ciała można tylko poprzez dostarczenie jej z zewnątrz, lub w wyniku oddania obiektom zewnętrznym.