Molte navicelle spaziali viaggiano nello spazio utilizzando l'effetto della "fionda gravitazionale", secondo il quale, quando la navicella passa vicino a un pianeta, la sua gravità determina un significativo aumento del modulo e una variazione della direzione della velocità della navicella. In questo modo, la navicella può acquistare una velocità molto maggiore di quella che avrebbe usando solo i suoi razzi.
L'effetto fu sfruttato per la prima volta il 5 febbraio 1974, quando la sonda Mariner 10 - la prima sonda impiegata per l'esplorazione di Mercurio - transitò vicino a Venere mentre si avvicinava alla sua destinazione. Più recentemente, la sonda Cassini, lanciata il 15 ottobre 1997 con destinazione Saturno e giunta sul pianeta il
Una versione semplificata della manovra dell'effetto fionda è illustrata in figura, nella quale si può vedere una navicella che si muove verso sinistra con velocità iniziale
L'interazione può essere considerata una collisione elastica in una dimensione, come se il pianeta e la navicella fossero due carrelli di una rotaia a cuscino d'aria. Durante l'interazione sono conservate sia l'energia sia la quantità di moto e quindi è soddisfatta anche la condizione seguente: la velocità relativa di avvicinamento è uguale alla velocità relativa di allontanamento.
Se si considera che la velocità del pianeta, di massa molto grande, dopo l'interazione non è sostanzialmente variata, la condizione precedente può essere usata per determinare la velocità finale della navicella.
1 Rispetto a un osservatore sul pianeta, qual è la velocità di avvicinamento della navicella?
2 Rispetto a un osservatore sul pianeta, qual è la velocità di allontanamento della navicella?
3 Imponi che la velocità di allontanamento sia uguale alla velocità di avvicinamento. Risolvendo l'equazione ottenuta rispetto alla velocità finale che cosa ottieni?
4 Considera il caso particolare in cui
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Avrei bisogno di aiuto con questo esercizio di fisica. Ho provato a risolverlo in alcuni modi però non riesco a capire bene la teoria.