Teleskop Hubble’a znajduje się na orbicie okołoziemskiej na wysokości około 600km nad Ziemią

Teleskop Hubble’a znajduje się na orbicie okołoziemskiej na wysokości około \(600km\) nad Ziemią. Oblicz wartość prędkości, z jaką porusza się on wokół Ziemi, jeżeli czas jednego okrążenia Ziemi wynosi około \(100\) minut.

(Przyjmij \(R_{z}=6400km, π=\frac{22}{7}\))

egzamin ósmoklasisty

Rozwiązanie

Krok 1. Obliczenie promienia okręgu po którym porusza się teleskop.
Do obliczenia prędkości (a to jest celem naszego zadania) będziemy potrzebować drogi i czasu. Czas jest podany, musimy więc wyznaczyć drogę. Nasza droga (czyli orbita) jest tak naprawdę obwodem pewnego okręgu, zatem jej długość możemy wyliczyć ze wzoru:
$$Obw=2πr$$

Potrzebujemy więc ustalić najpierw jaka jest ta długość promienia. Nie będzie to \(6400km\), bo to jest jedynie promień Ziemi, a teleskop znajduje się jeszcze wyżej. To oznacza, że do wartości \(R_{z}=6400km\) musimy dodać wysokość na jakiej wzniósł się teleskop, czyli \(600km\). Otrzymamy w ten sposób promień okręgu, który jest naszą orbitą.
$$r=6400km+600km=7000km$$

Krok 2. Obliczenie długości okręgu/orbity.
Znając promień bez problemu wyznaczymy długość orbity. Od razu też użyjemy przybliżenia liczby \(π\), które jest podane w treści zadania:
$$Obw=2π\cdot7000km \\
Obw=14000π\;km \\
Obw=14000\cdot\frac{22}{7}km \\
Obw=44000km$$

Krok 3. Obliczenie prędkości poruszania się teleskopu wokół Ziemi.
Prędkość poruszania się teleskopu obliczymy ze wzoru:
$$v=\frac{s}{t}$$

Długość drogi obliczyliśmy w poprzednim kroku, czas jest podany w treści zadania, więc bez problemu możemy przystąpić do obliczeń. Co prawda w treści zadania nie mamy podane w jakiej jednostce mamy podać tę prędkość (najłatwiej byłoby ją podać w \(\frac{km}{min}\)), ale spróbujmy ją podać w najbardziej typowej jednostce czyli w \(\frac{km}{h}\). Musimy więc jeszcze zapisać, że:
$$100min=1\frac{2}{3}h=\frac{5}{3}h$$

W związku z tym prędkość poruszania się teleskopu jest równa:
$$v=\frac{44000km}{\frac{5}{3}h}$$

Kreska ułamkowa jest formą dzielenia, więc aby wybrnąć z tego niewygodnego zapisu najprościej będzie to dzielenie zastąpić tak zwanym mnożeniem przez odwrotność:
$$v=44000km\cdot\frac{3}{5}h \\
v=26400\frac{km}{h}$$

Odpowiedź

Teleskop porusza się z prędkością \(v=26400\frac{km}{h}\).

2 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
Rico

Bardzo zawiły sposób wyliczenia. Skoro mamy już wyliczoną drogę jaką musi przebyć teleskop (44.000 km) to wystarczy podzielić drogę do przebycia przez 100 (tyle minut wynosi czas okrążenia) razy 60 minut – wychodzi nam 26400 km/h. Nie potrafię zrozumieć dlaczego tak proste wyliczenia komplikuje się wyliczeniami „profesorskimi”?