pakonopeus, joka tunnetaan myös nimellä kosminen ensimmäinen nopeus, on vähimmäisnopeus, jonka joillakin esineillä ilman käyttövoimaa on voitava paeta massiivisten kappaleiden, kuten planeettoja ja tähtiä. pakenemisnopeus On skalaarinen suuruus joka voidaan laskea, kun koko kehon kineettinen energia muunnetaan muodoksi gravitaatiopotentiaalienergia.
Katso myös: Viisi onnettomuudessa sattunutta fysiikan löytöä
Kuinka poistumisnopeus lasketaan?
Poistumisnopeus saadaan olettaen, että koko energiaakinetiikka kehon vapautumisen hetkellä läsnä oleva aine muuttuu energiaapotentiaaliapainovoimainenSiksi jätämme huomiotta voimathajottava, kuin raahata lahjoittaa.
Huolimatta siitä, että a nopeus, pakenemisnopeus on kiivetä, koska hän se ei riipu suunnasta johon ruumis käynnistetään: a pystysuora laukaisu, tai jopa suuntaan tangentiaalinen, kuinka nopeasti kehon on oltava, jotta se voi paeta painovoimakentästä, on sama.
Sen lisäksi, että poistumisnopeus ei riipu laukaisusuunnasta, riippuu myös ruumiin massa, mutta
pasta/planeetalla.Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Alla on laskenta, joka tehdään paeta nopeuden kaava, tätä varten asetamme kineettisen energian gravitaatiopotentiaalienergiaan, havaitse:
M ja M - ruumiin ja planeetan massa (kg)
g - painovoimakiihtyvyys (m / s²)
G - yleisen painovoiman vakio (6.67.10-11 Nm² / kg²)
R - etäisyys planeetan keskustasta (m)
v - poistumisnopeus (m / s)
Esitetyssä laskelmassa otettiin huomioon kaava painovoima, joka saadaan planeetan massan ja sen keskimääräisen säteen neliön välisestä suhteesta kerrottuna vakiopainovoimainen. Saatu tulos osoittaa, että pakenemisnopeus riippuu vain salama ja pasta planeetan, joten lasketaan, mikä on maapallolta merenpinnasta heijastuvan ruumiin poistumisnopeus:
Esitetty laskelma osoittaa, että jos esine laukaistaan maapallon pinnalta vähintään nopeudella 11,2 km / s, ellei haihtuvia voimia ole, tämä elin pakenee maapallon kiertoradalta.
Katso myös: Mitä ovat mustat aukot ja mitä tiedämme niistä?
Orbitaalinopeus tai toinen kosminen nopeus
Nopeuskiertorata, tunnetaan myös nopeuskosminenmaanantai, on nopeus, jolla kiertävä esine liikkuu tähtensä ympäri. Kiertoradan nopeus on aina tangenttiàlentorata kehon kiertoradalla, sen laskemiseksi sanomme, että painovoiman vetovoima se vastaa keskihakuvoima, joka pitää kehon sisällä pyöreä liike tai esimerkiksi elliptisellä radalla.
Alla näytetään kaava, jota käytetään kiertoradan nopeuden laskemiseen, huomaa:
Kaavassa otetaan huomioon kehon kiertävän tähden massa sekä sen kiertoradan säde mitattuna keskusta tuon tähden. Tästä kaavasta ja siitä, jota käytetään laskemaan nopeussisäänpakokaasu, näiden kahden nopeuden välillä on mahdollista luoda suhde, tämä suhde on esitetty alla:
ratkaisi harjoituksia
Kysymys 1)(WHO) Amerikkalaisen tieteiskirjallisuuskirjoittajan Robert Anson Heinleinin (1907–1988) kirjassa lukee: ”Henkilökunnan valinta ensimmäiselle ihmisen retkelle Marsille tehtiin teorian perusteella, että suurin vaara ihmiselle oli ihminen itse. miehet. Tuolloin - kahdeksan maata vuotta ensimmäisen ihmiskolonian perustamisen jälkeen Lunalle - ihmisten on pitänyt käydä planeettojen välinen matka. tehty vapaapudotuksisilla kiertoradoilla, jotka vievät maasta Marsiin sata viisikymmentäkahdeksan maapäivää ja päinvastoin, sekä odotuksen Marsilla sata viisikymmentäviisi päivää, kunnes planeetat palasivat hitaasti edelliselle asemalleen sallien paluuradan olemassaolon. " (mukautettu)
(HEINLEIN, R. THE. Muukalainen vieraassa maassa. Rio de Janeiro: Artenova, 1973, s. 3).
Harkitse maapallon ja Marsin massojen suhdetta, joka on yhtä suuri kuin 9, ja maapallon ja Marsin säteiden välistä suhdetta, joka on yhtä suuri kuin 2. kehon pakenemisnopeus on vähimmäisnopeus, jolla se on käynnistettävä tähden pinnalta, jotta se pystyy voittamaan tämän painovoiman tähti.
Tarkista mikä on oikein.
01) Rungon pakenemisnopeus on suoraan verrannollinen planeetan massan ja säteen välisen suhteen neliöjuureen.
02) Avaruusaluksen poistumisnopeus maapallolta on pienempi kuin poistumisnopeus, jolla sama avaruusalus on käynnistettävä Marsin pinnalta.
04) Avaruusaluksen pakenemisnopeus ei riipu sen massasta.
08) Jotta avaruusalus kiertää Mars-planeettaa, sen nopeuden on oltava verrannollinen kiertoradan säteeseen.
16) Avaruusalus, jonka moottorit on kytketty pois päältä ja lähestyy Marsia, altistuu voimalle, joka riippuu sen nopeudesta.
Oikeiden vaihtoehtojen summa on yhtä suuri kuin:
a) 12
b) 3
c) 5
d) 19
e) 10
Ratkaisu
Vaihtoehto C.
Analysoidaan kukin vaihtoehdoista:
01 – TODELLINEN - Pakenopeuden kaava riippuu planeetan massan neliöjuuresta sen säteen mukaan.
02 – VÄÄRÄ - Tämän varmistamiseksi on välttämätöntä käyttää poistumisnopeuskaavaa ottaen huomioon tämä Maan massa on 9 kertaa Marsin massa ja Maan säde on 2 kertaa säde Mars:
Päätöslauselman mukaan maapallon pakenemisnopeus on suurempi kuin Marsin pakenemisnopeus, joten väite on väärä.
04 – TODELLINEN - Meidän on vain analysoitava poistumisnopeuskaava nähdäksemme, että se riippuu vain planeetan massasta.
08 – VÄÄRÄ - Kiertoradan nopeuden on oltava kääntäen verrannollinen kiertoradan säteen neliöjuureen.
16 – VÄÄRÄ - Voima, joka houkuttelee avaruusaluksen Marsiin, on painovoimainen ja sen suuruus voidaan laskea yleisen painovoiman lain mukaan. Tämän lain mukaan painovoima on verrannollinen massojen tulokseen ja kääntäen verrannollinen etäisyyksien neliössä, tässä laissa ei mainita mitään nopeuden suuruudesta, joten vaihtoehto on väärä.
Vaihtoehtojen summa on yhtä suuri kuin 5.
Kysymys 2) (Cefet MG) Raketti laukaistaan M-planeetalta, jonka säde on R. Pienimmän nopeuden, joka tarvitaan sen poistumiseen painovoimasta ja avaruuteen menemiseksi, antaa:
)
B)
ç)
d)
ja)
Ratkaisu
Vaihtoehto C.
Poistumisnopeuden laskemiseen käytetty kaava on esitetty kirjaimessa C, kuten artikkelissa selitetään.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
