ارتياد الفضاء

1. ارتياد الفضاء الصاروخ متعدد المراحل وظيفته حمل مركبة الفضاء وتحريرها من جاذبية لارض 1 وضع القمرا لصناعى فى مداره حول الارض 2 فكرة عمله تعتمد على قانون بقاء كمية الحركة تركيبه يتكون من ثلاث مراحل هى المرحلة الاولى مزودة بخمسة محركات طول كل منها 42mتولد دفعا هائلا ＊ تعمل هذه المرحلة لمدة دقيقتان ونصف ثم تنفصل عن بقية الصاروخ بعد نفاذ وقودها ＊ المرحلة الثانية تبدأ فى العمل بمجرد انفصال المرحلة الاولى ＊ ＊ مزودة بخمسة محركات تولد دفعا أقل بكثير من دفع المرحلة الاولى ثم تنفصل بعد نفاذ وقودها Raafat Karam

2. المرحلة الثالثة يبدأ وقود هذه المرحلة فى الاشتعال بمجرد انفصال المرحلة الثانية ＊ مزودة بمحرك واحد يولد دفعا كافيا حتى يصل الصاروخ للسرعة اللازمة لوضع مركبة الفضاء فى مدارها الصحيح ＊ استنتاج قوة دفع الصاروخ بفرض أن vثابتة والتغير يتم فى كتلة الغازات (∆m) فى زمن t∆ دفع الغازات على الصاروخ = التغير فى كمية حركة الغازات ∴ ∴ t∆ F = v ∆m ∴ ∆m F = v t∆ مثال تندفع النواتج الغازية للاشتعال من فتحة محرك الصاروخ بمعدل 1500kg/sوسرعة هذه النواتج هى 50000m/sماهى قوة الدفع التى تعطى للصاروخ ∆m الحل ∵ F = v t∆ 6 ∴ F = 50000 X 1500 = 75 X 10 N Raafat Karam

3. سرعة الهروب من الجاذبية الأرضية ((Vesc لكى ينطلق صاروخ من سطح الأرض إلى الفضاءا لخارجى ويتمكن من الافلات من مجال الجاذبية الارضية يجب أن تكون طاقة الحركة له بعد الانطلاق = طاقة الوضع له على سطح الأرض 2 ∴ ½ m v = mgr esc e 2 ∴ v = 2 gr esc e ∴ 2 gr v = e esc العومل التى تتوقف عليها سرعة الهروب نصف القطر 2 1 عجلة الجاذبية سرعة الهروب من الجاذبية هى السرعة التى ينطلق بها أى جسم إلى الفضاء الخارجى ليتحرر من الجاذبية الأرضية Raafat Karam

4. ملحوظة هامة 1 سرعة هروب صاروخ كتلته (kg106×(3تساوى سرعة هروب حجر كتلته ( 1kg) من مجال الجاذبية لأن سرعة الهروب لاتتوقف على كتلة الجسم 2 السرعة اللازمة لإفلات الصاروخ من جاذبية الارض تساوى ( تزيد ) عن 11.16km/s راعى العلماء عند صناعة الصاروخ الأتى 1 أن يكون شكله مدبب ( يشبه القلم الرصاص )وذلك ل : إنقاص ضغط الهواء عليه إلى أقل مايمكن * إنقاص مقاومة الهواء أثناء حركته * 2 عدد محركات المرحلة الأولى أكبر من عدد محركات المرحلة الثالثة وذلك ل : المرحلة الأولى تعمل على هروب الصاروخ من الجاذبية الأرضية ودفعه خلال طبقات لهواء الأكبر كثافة واتغلب على مقاومتها الكبيرة لحركته * المرحلة الثالثة لها محرك واحد للتوجيه فقط * 3 مراعاة النسبة بين طول الصاروخ وقطره حتى لا يختل توازنه أثناء الانطلاق لأن توازنه واستقراره فى مساره يعتمد على هذه النسبة Raafat Karam

5. Raafat Karam

6. Raafat Karam

7. Raafat Karam

8. Raafat Karam

9. Raafat Karam

10. الأقمار الصناعية أنواعها 2 1 أقمار متحركة أقمار ثابتة 1 شروط استقرار القمر الصناعى الثابت فى مداره أن يكون فى مستوى خط الاستواء أن يكون إتجاه دورانه فى نفس إتجاه دوران الأرض 2 أن يكون على ارتفاع 36000kmمن مستوى سطح الأرض 3 أن يكون الزمن الدورى اللازم لدورانه فى مداره = الزمن الدورى اللازم لدوران الأرض حول محورها ( 24hr) 4 1 استخدامات الأقمار الصناعية الثابتة بث البرامج التليفزيونية الفضائية 2 نقل المكالمات التليفونية Raafat Karam

11. تطبيقات الأقمار الصناعية أقمار الاتصالات وتستخدم فى 1 نقل المحطات التليفزيونية نقل إشارات المعلومات نقل المكالمات التليفونية * * * 2 أقمار التطبيقات العسكرية أقمار الإستشعار عن بعد وتستخدم فى 3 رصد الثروات الطبيعية تصوير سطح الأرض * * 4 أقمار لرصد الأحوال الجوية 5 أقمار لأبحاث الفضاء وتستخدم فى إجراء التجارب الفيزيائية * دراسة الظواهر المختلفة بإنعدام الوزن عندما تتساوى عجلة الجاذبية بالعجلة المركزية * ملحوظة هامة تستمد الأقمار الصناعية طاقتها من الشمس بإستخدام خلايا ضوئية وبطاريات شمسية Raafat Karam

12. السرعة المدارية للقمر الصناعى ( Vo ) هى السرعة التى تجعل القمر الصناعى يدور فى مسار منحنى شبه دائرى بحيث يظل بعده عن سطح الأرض ثابتا أو هى السرعة اللازمة لإستمرار القمر الصناعى فى مداره الدائرى حول الأرض استنتاج السرعة المدارية أولا a g ∵ c = 2 V 0 g ∴ = r 0 2 g r ∴ V = 0 0 V = √ g r ∴ 0 0 Raafat Karam

13. ثانيا استنتاج السرعة المدارية للقمر لصناعى بدلالة ( me) لكى يستمر القمر الصناعى فى دورانه حول الأرض لابد أن يقع تحت تأثير قوتين متزنتين ومتساويتين هما : أ قوة جذب الأرض للقمر وتتعين من قانون الجذب العام m me F = G ( 1) 2 r o ب القوة الجاذبة المركزية الناشئة عن دوران القمر وتتعين من العلاقة 2 m V F = o c ( 2 ) r 2 o وبمساواة المعادلتين 2,1 m me m V ∴ o G = 2 r r o o 2 ملحوظة هامة me ∴ V = G o r o me تتناسب السرعة المدارية للقمر الصناعى تناسبا عكسيا مع الجذر التربيعى لمربع نصف القطر ∴ V = G 1 o √ r o 2 لاتتوقف السرعة المدارية للقمر الصناعى على G ,meلأنهما كميات فيزيائية ثابتة Raafat Karam

14. مثال قمر صناعى يدور حول الأرض فى مدار شبه دائرى على إرتفاع 940 kmمن سطح الأرض . أحسب : الزمن اللازم ليتم دورة كاملة حول الأرض ( 3 ) سرعة الهروب ( 2 ) السرعة المدارية ( 1 ) علما بأن 2 -11 2 G = 6.67 X 10 N m / kg الحل 24 m = 6 X 10 kg 3 6 e 7.3 = + h = ( 6360 + 940 ) 10 10 m ( 1 ) r r X = X 2 o e g m/s = 9.8 m 24 -11 r e 6 X 10 e = V = G 6360 km = 6.67 X 10 X r 6 o o 7.3 X 10 3 V = 7.4 X 10 m/s o ( 2 ) 3 ∴ V = 2 gr = 6360 X 10 e 2 X 9.8 X esc 3 11.16 (11.16km/s) V = X 10 m/s ∴ esc Raafat Karam

15. 6 2 π r 2 x 3.14 x 7.3 x 10 o ( 3 ) T = = v 3 o 7.4 x 10 T = 6201 S Raafat Karam

16. انعدام الوزن هى ظاهرة تحث للجسم عنما يسقط سقوطا حرا بعجلة تساوى عجلة الجاذبية الأرضية الحياة داخل سفينة الفضاء ينعدم وزن الجسم لعدم وجود جاذبية 1 لايستدعى الأمر ارتداء بدلة الفضاء لتوافر الأكسجين والضغط اللازمين 2 لانستطيع الشرب إلا بإستخدام الماصة 3 يمكن أن نرفع الأجسام الثقيلة بإستخدام اصبع اليد 4 يمكن القفز لإرتفاعات كبيرة والبقاء على هذا الإرتفاع 5 تتجه جذور النباتات لأعلى 6 عند دفع كتلة للأمام فإننا نندفع للخلف بنفس القوة ( تبعا للقانون الثالث لنيوتن ) 7 يعانى رائد الفضاء لحظة الإنطلاق ولحظة الهبوط من تأثير عجلة شديدة عليه ( تبعا للقانون الثانى لنيوتن ) 8 Raafat Karam

17. الحياه خارج سفينة الفضاء 1 لابد من إرتداء بدلة الفضاء التى تحتفظ بالأكسجين لمدة سبع ساعات 2 لايستطيع رائد الفضاء التحرك إلا بإستخدام المحرك النفاث الموجود بالمقعد ( تحقيقا للقانون الثالث لنيوتن ) 3 يقوم بالعمل المكلف به دون أن يسقط لأنه فى هذه الحالة كما لو كان قمرا صناعيا Raafat Karam