úniková rychlost, známá také jako kosmická první rychlost, je minimální rychlost, kterou musí nějaký objekt bez pohonu dokázat uniknout z gravitační přitažlivosti hmotných těles, jako je planety a hvězdy. úniková rychlost je skalární velikost kterou lze vypočítat, když se veškerá kinetická energie těla přemění na formu gravitační potenciální energie.
Podívejte se také: Pět objevů fyziky, ke kterým došlo při nehodě
Jak se počítá úniková rychlost?
Úniková rychlost se získá za předpokladu, že celá energiekinetika přítomný v okamžiku uvolnění těla je přeměněn na energiepotenciálgravitační, proto nevšímáme si akce sílydisipativní, jako táhnout darovat.
Přesto, že je rychlost, úniková rychlost je šplhat, protože ona Nezáleží na směru ke kterému je orgán vypuštěn: být a vertikální spuštění, nebo dokonce ve směru tangenciální, jak rychlé musí být tělo, aby mohlo uniknout z gravitačního pole, je stejné.
Kromě toho, že nezávisí na směru odpalování, závisí rychlost úniku také na tělesné hmotnosti, ale na těstovinyzplaneta.
Níže je uveden výpočet, který se provádí k určení vzorec únikové rychlostiAbychom to udělali, srovnáme kinetickou energii s gravitační potenciální energií, pozorujeme:
M a M - hmotnost těla a planety (kg)
G - gravitační zrychlení (m / s²)
G - konstanta univerzální gravitace (6.67.10-11 Nm² / kg²)
R - vzdálenost od středu planety (m)
proti - úniková rychlost (m / s)
Uvedený výpočet zohledňoval vzorec gravitace, daný poměrem mezi hmotou planety a druhou mocninou jejího průměrného poloměru, vynásobenou konstantnígravitační. Získaný výsledek ukazuje, že úniková rychlost závisí pouze na Blesk a těstoviny planety, tak si spočítáme, jaká je úniková rychlost tělesa, které se promítá z povrchu Země na hladinu moře:
Prezentovaný výpočet ukazuje, že pokud je objekt vypuštěn z povrchu Země, s minimální rychlostí 11,2 km / s, při absenci disipativních sil unikne toto těleso z oběžné dráhy Země.
Podívejte se také: Co jsou černé díry a co o nich víme?
Orbitální rychlost nebo druhá kosmická rychlost
Rychlostorbitální, také známý jako rychlostvesmírnýpondělí, je rychlost, s jakou se obíhající objekt pohybuje kolem své hvězdy. Orbitální rychlost je vždy tečnaàtrajektorie těla na oběžné dráze, pro jeho výpočet říkáme, že gravitační tažná síla je to ekvivalentní k dostředivá síla, který udržuje tělo uvnitř kruhový pohyb nebo například na eliptické trajektorii.
Níže uvádíme vzorec, který se používá k výpočtu orbitální rychlosti, poznámka:
Vzorec zohledňuje hmotnost hvězdy, ve které obíhá těleso, a poloměr její oběžné dráhy, měřený od centrum té hvězdy. Z tohoto vzorce a vzorce použitého k výpočtu rychlostvvyčerpat, je možné navázat vztah mezi těmito dvěma rychlostmi, tento vztah je uveden níže:
Cvičení vyřešena
Otázka 1)(SZO) Kniha amerického spisovatele sci-fi Roberta Ansona Heinleina (1907–1988) zní: „Volba zaměstnanců protože první lidská expedice na Mars byla provedena na základě teorie, že největším nebezpečím pro člověka je sám člověk. muži. V té době - osm pozemských let po založení první lidské kolonie na Luně - musela být meziplanetární cesta lidských bytostí provedeno na drahách volného pádu, přičemž ze Země na Mars bylo sto padesát osm pozemských dnů a naopak, plus čekání na Marsu z sto padesát pět dní, dokud se planety pomalu nevrátily na své předchozí pozice, což umožnilo existenci zpáteční dráhy. “ (přizpůsobený)
(HEINLEIN, R. THE. Cizinec v cizí zemi. Rio de Janeiro: Artenova, 1973, s. 3).
Zvažte poměr mezi hmotami Země a Marsu rovný 9 a poměr mezi paprsky Země a Marsu rovný 2, dále zvažte, že neexistují žádné třecí síly a že úniková rychlost tělesa je minimální rychlost, s níž musí být vypuštěna z povrchu hvězdy, aby mohla překonat gravitační tah této hvězda.
Zkontrolujte, co je správné.
01) Úniková rychlost tělesa je přímo úměrná druhé odmocnině poměru mezi hmotou a poloměrem planety.
02) Úniková rychlost kosmické lodi z povrchu Země je nižší než úniková rychlost, s níž musí být stejná kosmická loď vypuštěna z povrchu Marsu.
04) Úniková rychlost kosmické lodi nezávisí na její hmotnosti.
08) Aby mohla kosmická loď obíhat planetu Mars, musí být její rychlost úměrná poloměru oběžné dráhy.
16) Kosmická loď s vypnutými motory a přibližující se k Marsu je vystavena síle, která závisí na její rychlosti.
Součet správných alternativ se rovná:
a) 12
b) 3
c) 5
d) 19
e) 10
Řešení
Alternativa C.
Pojďme analyzovat každou z alternativ:
01 – NEMOVITÝ - Vzorec únikové rychlosti závisí na druhé odmocnině hmotnosti planety jejím poloměrem.
02 – NEPRAVDIVÉ - K ověření je nutné použít vzorec únikové rychlosti, s přihlédnutím k tomu hmotnost Země je 9krát větší než hmotnost Marsu a poloměr Země je 2krát větší než poloměr Mars:
Podle rozlišení je úniková rychlost Země větší než úniková rychlost Marsu, takže tvrzení je nepravdivé.
04 – NEMOVITÝ - Musíme jen analyzovat vzorec únikové rychlosti, abychom zjistili, že záleží pouze na hmotnosti planety.
08 – NEPRAVDIVÉ - Oběžná rychlost musí být nepřímo úměrná druhé odmocnině poloměru oběžné dráhy.
16 – NEPRAVDIVÉ - Síla, která přitahuje kosmickou loď na Mars, je gravitační a její velikost lze vypočítat podle zákona univerzální gravitace. Podle tohoto zákona je gravitační přitažlivost úměrná součinu hmot a nepřímo úměrná na druhou ze vzdáleností není v tomto zákoně uvedeno nic o velikosti rychlosti, takže alternativa je Nepravdivé.
Součet alternativ se rovná 5.
Otázka 2) (Cefet MG) Raketa je vypuštěna z planety o hmotnosti M a poloměru R. Minimální rychlost potřebná k tomu, aby unikla gravitačnímu tlaku a vydala se do vesmíru, je dána vztahem:
The)
B)
C)
d)
a)
Řešení
Alternativa C.
Vzorec použitý k výpočtu únikové rychlosti je uveden v písmenu C, jak je vysvětleno v článku.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/velocidade-escape.htm
