Номер 10, страница 232 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

10. Узнайте, какие функции выполняют искусственные спутники на орбите Земли. Напишите о трех самых важных функциях применения спутников и их значении для науки и повседневной жизни. Для этого проделайте следующий опыт. Определив среднюю длину вашего шага, проверьте точность GPS-навигатора при помощи сотового телефона. Для этого включите GPS-навигатор, укажите адрес ближайшего объекта и двигайтесь к нему. Когда навигатор сообщит расстояние при подходе до указанного адреса, то начинайте отсчитывать шаги и сравните полученный результат с данными навигатора.

Функции искусственных спутников и их значение

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) выполняют множество критически важных функций, которые глубоко интегрированы в науку и повседневную жизнь. Ниже описаны три наиболее значимые из них.

1. Связь

Коммуникационные спутники действуют как ретрансляторы в космосе, принимая сигналы с Земли и передавая их на большие расстояния.

Значение для повседневной жизни: эта технология обеспечивает глобальное покрытие для спутникового телевидения, телефонной связи и доступа в интернет, что особенно важно для удаленных регионов, морских судов и самолетов.

Значение для науки: спутниковая связь позволяет передавать огромные массивы данных с научных объектов, расположенных в труднодоступных местах (например, в Антарктиде), а также с космических телескопов и межпланетных зондов.

2. Навигация

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), такие как GPS (США), ГЛОНАСС (Россия) и Galileo (Европейский союз), состоят из группировок спутников, непрерывно излучающих сигналы. Приемники на Земле используют эти сигналы для точного определения своего местоположения, скорости и времени.

Значение для повседневной жизни: навигация стала неотъемлемой частью транспорта (автомобили, авиация, судоходство), логистики, служб экстренного реагирования, а также используется в обычных смартфонах для построения маршрутов.

Значение для науки: в геодезии спутники позволяют отслеживать движение тектонических плит с миллиметровой точностью. Данные ГНСС также используются для мониторинга состояния атмосферы и обеспечения точной временной синхронизации для научных экспериментов.

3. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)

Спутники ДЗЗ оснащены камерами и сенсорами для наблюдения за поверхностью Земли, океанами и атмосферой в различных диапазонах электромагнитного спектра.

Значение для повседневной жизни: данные с этих спутников являются основой для прогнозирования погоды, мониторинга и предотвращения последствий стихийных бедствий (лесных пожаров, наводнений), оценки урожайности в сельском хозяйстве, а также для создания и обновления цифровых карт.

Значение для науки: ДЗЗ — ключевой инструмент в изучении глобального изменения климата, позволяющий отслеживать таяние ледников, повышение уровня мирового океана, обезлесение и другие глобальные процессы.

Ответ: Тремя важнейшими функциями спутников являются связь (телевидение, интернет), навигация (GPS, ГЛОНАСС) и дистанционное зондирование Земли (прогноз погоды, мониторинг катастроф), которые имеют огромное значение как для решения повседневных задач, так и для фундаментальных научных исследований.

Проверка точности GPS-навигатора (опыт)

Данный опыт позволяет на практике оценить точность работы бытового GPS-приемника, сравнив его показания с расстоянием, измеренным шагами. Опыт состоит из двух этапов: определение средней длины шага и непосредственно измерение расстояния.

Пример проведения опыта и расчетов:

Этап 1: Определение средней длины шага.

Чтобы найти среднюю длину шага, нужно отмерить известное расстояние (например, с помощью рулетки $D = 20$ метров) и пройти его несколько раз, считая шаги. Допустим, при трех проходах было сделано $N_1 = 28$, $N_2 = 29$ и $N_3 = 28$ шагов.

Среднее количество шагов: $N_{ср} = (28 + 29 + 28) / 3 \approx 28.33$ шага.

Средняя длина шага: $L_{шага} = D / N_{ср} = 20 / 28.33 \approx 0.706 \text{ м}$. Для дальнейших расчетов округлим значение до $L_{шага} = 0.7 \text{ м}$.

Этап 2: Сравнение расстояний.

Включаем GPS-навигатор на телефоне, задаем в качестве пункта назначения близкий объект. Когда навигатор покажет, что до цели осталось, например, 100 метров, начинаем движение к цели, точно считая шаги.

Дано:

Средняя длина шага: $L_{шага} = 0.7 \text{ м}$

Расстояние до объекта по данным GPS-навигатора: $S_{GPS} = 100 \text{ м}$

Количество шагов, подсчитанное при ходьбе до объекта: $N_{шагов} = 138$

Найти:

$S_{шагами}$ - расстояние, измеренное шагами

$\Delta S$ - абсолютная погрешность измерения

$\delta$ - относительная погрешность измерения

Решение:

1. Рассчитаем расстояние, которое было пройдено, на основе числа шагов и их средней длины:

$S_{шагами} = N_{шагов} \times L_{шага} = 138 \times 0.7 = 96.6 \text{ м}$

2. Найдем абсолютную погрешность как модуль разности между показаниями GPS и результатом, полученным шагами:

$\Delta S = |S_{GPS} - S_{шагами}| = |100 - 96.6| = 3.4 \text{ м}$

3. Вычислим относительную погрешность, чтобы оценить величину ошибки по отношению к измеряемому расстоянию:

$\delta = \frac{\Delta S}{S_{GPS}} \times 100\% = \frac{3.4}{100} \times 100\% = 3.4\%$

Ответ: В приведенном примере расстояние, измеренное шагами, составило $S_{шагами} = 96.6 \text{ м}$. Абсолютная погрешность показаний GPS-навигатора равна $\Delta S = 3.4 \text{ м}$, а относительная погрешность $\delta = 3.4\%$. Это демонстрирует достаточно высокую точность бытового GPS, погрешность которого обычно находится в пределах 3–15 метров и зависит от множества факторов (плотность застройки, погодные условия, количество видимых спутников).