Тип Д3 B3 № 4081 
Энергия, работа, силы. Законы сохранения энергии и импульса. Механическая энергия, закон сохранения энергии
i
Искусственный спутник летает вокруг Земли по круговой орбите. Если на очень большом расстоянии от Земли потенциальная энергия спутника равна нулю, то полная механическая энергия этого спутника на данной орбите
1) положительна
2) отрицательна
3) равна нулю
4) может быть любой — в зависимости от скорости спутника
Решение. Полная механическая энергия тела складывается из его кинетической энергии и потенциальной энергии взаимодействия.
Как известно, выбор начала отсчета потенциальной энергии неоднозначен. К потенциальной энергии всегда можно прибавить любую константу. Таким образом, вопрос о знаке потенциальной энергии, а, как следствие, и о знаке полной механической энергии, бессмыслен до тех пор, пока не фиксировано начало отсчета потенциальной энергии. Поэтому следующие слова в тексте условия: «Если на очень большом расстоянии от Земли потенциальная энергия спутника равна нулю...» — очень важны. Они как раз и производят необходимую нам фиксацию. А именно, устанавливается договоренность, что энергия гравитационного взаимодействия двух бесконечно удаленных тел равняется нулю. При таком выборе начала отсчета потенциальная энергия взаимодействие спутника и Земли равна
обратите внимание, что она отрицательна.
Когда спутник вращается вокруг Земли по круговой орбите радиуса R, он движется с центростремительным ускорением, которое ему сообщает сила притяжения со стороны Земли:
Отсюда
А значит, кинетическая энергия спутника равна
В итоге, полная механическая энергия спутника равна:
Таким образом, полная механическая энергия спутника, двигающегося по круговой орбите, всегда является величиной отрицательной, независимо от радиуса орбиты, или что то же самое, от скорости движения по этой круговой орбите.
Ответ: 2.
Ответ: 2