Hva er en satellitt?
En satellitt er et legeme som går i bane rundt et annet legeme. Månen er en naturlig satellitt rundt jorda, mens GPS-satellitter, værsatellitter og kommunikasjonssatellitter er kunstige satellitter. I Fysikk 1 er satellitter et viktig tema fordi de kobler sammen gravitasjon, sirkelbevegelse, teknologi, energi og modellbruk.
Når vi sier at en satellitt går i bane, betyr det ikke at den er uten påvirkning. Den påvirkes hele tiden av gravitasjonskraften fra jorda eller et annet himmellegeme. I en ideell sirkelbane peker denne kraften inn mot sentrum og virker som sentripetalkraft. Satellitten har samtidig fart langs banen. Kombinasjonen av innoverrettet kraft og tangentielt rettet fart gjør at satellitten faller rundt jorda.
I LK20 er dette relevant fordi Fysikk 1 skal gi forståelse av teknologi og naturvitenskapelige modeller. Satellitter brukes i navigasjon, kommunikasjon, værvarsling, miljøovervåkning, forskning og beredskap. Derfor er temaet både teoretisk og praktisk. Se også `/ressursbank/artikler/gravitasjon-kort-sammendrag-for-elever`, `/ressursbank/artikler/viktige-begreper-om-gravitasjon` og `/ressursbank/artikler/hvordan-ove-til-prove-i-satellitter`.
Bane
En bane er den veien en satellitt følger rundt et himmellegeme. I Fysikk 1 forenkler vi ofte banen til en sirkelbane. Det gjør regningen enklere og gir gode modeller for mange grunnleggende oppgaver. I virkeligheten kan baner være elliptiske, og satellitter påvirkes av flere faktorer, men sirkelmodellen er et nyttig utgangspunkt.
For sirkelbane er avstanden r konstant. r måles fra jordas sentrum til satellitten, ikke fra jordoverflaten. Hvis høyden over jordoverflaten er h, blir r = R + h, der R er jordradius. Dette er et av de viktigste punktene i alle satellittoppgaver.
Banehastighet
Banehastighet er farten satellitten må ha for å holde seg i en bestemt bane. For en satellitt i sirkelbane kan vi finne sammenhengen ved å sette gravitasjonskraften lik sentripetalkraften:
G · Mm / r² = mv² / r
Når vi løser for v, får vi
v = √(GM/r)
Dette viser at banehastigheten blir lavere når r øker. Satellitter langt fra jorda trenger altså lavere fart enn satellitter i lav jordbane. Samtidig er banen mye større, så omløpstiden kan likevel bli lang.
Omløpstid
Omløpstid er tiden satellitten bruker på én runde. Hvis banen er sirkel, er banens omkrets 2πr. Da kan omløpstiden skrives som
T = 2πr / v