ביולי 1969 במשימת אפולו 11 נשלחה חללית אל הירח. בדרכה הוכנסה החללית ל"מסלול בינים" מעגלי סביב כדור הארץ, ובו היא נעה כמו לוויין (ראה תרשים 1). ממסלול הבינים המשיכה החללית אל הירח. במהלך משימה זו נחתו לראשונה אנשים על פני הירח. הנח כי מסת החללית היא m וגובה מסלול הבינים מעל פני כדור הארץ הוא h = 190km.

בסעיפים א-ג הנח כי רק כדור הארץ משפיע על החללית.

סעיף א. השתמש בקבועים הנתונים בדף הנוסחאות וחשב את גודל המהירות של החללית במסלול הבינים.

תלמידה טוענת כי על פי החוק הראשון של ניוטון, במסלול הבינים החללית במצב התמדה, מאחר שהיא נעה במהירות שגודלה קבוע. קבע אם התלמידה צודקת ונמק את קביעתך.

אילו הייתה לחללית הנעה במסלול הבינים הנתון מסה גדולה יותר:

סעיף ג. (1) קבע אם גודל המהירות של החללית היה גדל, קטן או לא משתנה. נמק את קביעתך. (2) קבע אם האנרגייה המכנית הכוללת של החללית הייתה גדלה, קטנה או לא משתנה. נמק את קביעתך. (שים לב לסימן של האנרגייה.)

הנח כי החללית המשיכה ממסלול הבינים למסלול סביב הירח לאורך קו ישר המחבר את מרכז כדור הארץ למרכז הירח. הנקודה D נמצאת על ישר זה (ראה תרשים 2). נתון: M_E — מסת כדור הארץ, M_M — מסת הירח. r_E — המרחק ממרכז כדור הארץ עד לנקודה D . r_M — המרחק ממרכז הירח עד לנקודה D . בסעיפים ד-ה הנח כי רק כדור הארץ והירח משפיעים על החללית.

סעיף ד. בטא את שקול כוחות הכבידה ΣF_G הפועלים על החללית בנקודה D , באמצעות G, m, M_E, M_M, r_E, r_M .

לפניך ארבעה גרפים המייצגים באופן מקורב את שקול כוחות הכבידה, ΣF_G , כפונקציה של מרחק החללית ממרכז כדור הארץ, r .

סעיף ה. קבע איזה מן הגרפים 1-4 מתאר נכון את שקול כוחות הכבידה, ΣF_G , הפועלים על החללית במהלך תנועתה ממסלול הבינים אל הירח.