לוויינים מקיפים גופים בעלי מסות גדולות (כמו כוכבים) בהתאם לחוק הכבידה: כל שני גופים מפעילים אחד על השני כוח כבידתי המקיים את הביטוי הבא:
 

כאשר F הוא הכוח המופעל, G הוא קבוע הכבידה, M היא מסת הגוף הראשון, m היא מסת הגוף השני ו-R הוא המרחק ביניהם.

על לוויין המקיף גוף שמיימי מופעל כוח גדול אשר מצד אחד לא מאפשר לו להתרחק מגוף, ומצד שני קטן מכדי לגרום להתנגשות בין הגופים (ללא השפעת גורם נוסף כגון התנגדות אוויר). לצורך עניין זה, אין זה משנה באם מדובר בלווין מלאכותי או לווין טבעי (כמו הירח).


ויקיפדיה

 על מנת לשגר לוויין לחלל יש להתגבר על הכבידה של כדור הארץ. אך יחד עם זאת יש ללוין מהירות אופקית מספיק גדולה המאפשרת לו להסתובב סביב כדור הארץ. למעשה לווין או הירח "נופלים" בכל עת אל פני כדור הארץ אך המהירות האופקית שיש להם בשילוב עם כוח הכבידה שכדור הארץ מפעיל עליהם גורמים להם "להמשיך ליפול" ובכך להסתובב כל הזמן סביב הארץ.
מסלול הלווין נקבע על ידי הקומבינציה המתאימה של מהירותו ומרחקו מהארץ. המהירות האופקית צריכה לא למשוך את הלווין קרוב לפני הארץ אך יחד עם זאת לא יותר מדי גדולה בכדי שהלווין לא יברח מהשפעת הכבידה של הארץ אל החלל. בחלל אין התנגדות אוויר ולכן ברגע שהלווין צובר את המהירות הנכונה, הוא שומר על מהירות זו.
אפשר להמחיש זאת בעזרת אבן הקשורה בקצה לחוט ומסתובבת במעגל אנכי. האבן היא הלווין ואילו היד שאוחזת בחוט הינה הארץ. הכוחות הצטריפוגליים מושכים את האבן כלפי חוץ, החוט המתוח מחזיק את האבן במסלול מעגלי. אם מהירות האבן הינה נמוכה מדי, האבן לא נעה במסלול מעגלי אלא נופלת לעבר היד שמחזיקה את החוט.

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

5 תגובות

  • יפה

    מהי "מהירות מילוט שנייה"?

    באתר "דע מדע" כתוב :"גוף הנע במסלול אופקי קרוב לפני הקרקע במהירות המילוט הראשונה יצליח להימלט מפגיעה בפני הקרקע ... הגוף יימלט רק מפגיעה בפני הקרקע, אך לא יצא מתחום השפעת כוח-הכבידה של כדור-הארץ. כדי שגוף ימלט מכוח-הכבידה של כדור-הארץ ולהגיע אל החלל-החיצון עליו לנוע במהירות השווה למהירות המילוט השנייה או גדולה ממנה"- מכאן שלווין לא מושפע מכוח הכבידה של כדוה"א?- ואצלכם כתוב שהוא כן.. ובכלל, אם הלווין לא נמשך- הרי הוא אמור להמשיך במהירות אופקית בחלל לא?

  • דן

    לוין וכדור הארץ

    יש לי שאלה:
    הלווין מושך את כדה"א
    בכוח קטן מזה שכדה"א מושך את הלווין?
    בכוח שווה לזה שכדה"א מושך את הלווין?
    או בכוח גדול מזה שכדה"א מושך את הלווין?

  • רונה

    כוח שווה, ע"פ החוק השלישי של

    כוח שווה, ע"פ החוק השלישי של ניוטון.

  • גיא

    כייצד חללית נעה בחלל

    רציתי לשאול האם ליון וחללית זה אותו דבר בעניין התנועה בחלל?
    וראיתי הסבר אחר לגבי לווין מה אתה חושב ?
    משגרים לוויין במהירות גדולה אנכית לכדור הארץ לאחר מיכן משנים את כיוון מהירותו כך שינוע בכיוון אופקי לכדור בשלב מסוים מכבים את המנועים של הלוויין וכעת אם לא היה כוח כבידה אזי הלוויין היה ממשיך לנוע באותו כיוון ובאותה מהירות (חוק ההתמדה).כיוון שפועל על הלוויין כוח כבידה הוא מתחיל ליפול נפילה חופשית ולכן התנועה המתקבלת תהיה מסלול סגור סביב כדור הארץ.
    והאם אפשר לקבל הסבר לגבי המסלול שמראים בסרטון מדוע הוא כזה
    בצורה הזו למה צריך להקיף
    https://www.youtube.com/watch?v=WlXCstwZ_8Q
    תודה רבה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    חללית ולווין

    שלום גיא,

    הפיסיקה היא אותה הפיסיקה עבור חללית או לווין, חוקי הפיסיקה לא תלויים בסוג הגוף. ההבדל בינהם הוא רק בתנועה שנוצרת על ידי המנועים, כלומר על ידי האנשים המפעילים את המערכת, אם הם רוצים להיות במסלול המקיף את כדור הארץ כמו בלווין, או לנוע למקום אחר.
    לא הבנתי מה מנסים להראות בסרטון, אין שם שום הסברים.