Kecepatan melarikan diri: apa itu, formula, latihan

kecepatan melarikan diri, juga dikenal sebagai kecepatan pertama kosmik, adalah kecepatan minimum yang diperlukan beberapa objek tanpa propulsi untuk dapat melepaskan diri dari tarikan gravitasi benda-benda masif, seperti planet dan bintang. kecepatan melarikan diri aku s kebesaran skalar yang dapat dihitung ketika semua energi kinetik suatu benda diubah menjadi bentuk energi potensial gravitasi.

Lihat juga: Lima Penemuan Fisika yang Terjadi Secara Tidak Sengaja

Bagaimana cara menghitung kecepatan lepas?

Kecepatan lepas diperoleh dengan mengasumsikan bahwa seluruh energikinetika hadir pada saat pelepasan tubuh berubah menjadi energipotensigravitasi, oleh karena itu, kami mengabaikan tindakan kekuatandisipatif, seperti menyeret menyumbangkan.

Ada kecepatan di mana setiap benda terlempar keluar dari orbit Bumi.

Meskipun menjadi kecepatan, kecepatan lepasnya adalah mendaki, karena dia itu tidak tergantung pada arah ke mana tubuh diluncurkan: jadilah a peluncuran vertikal, atau bahkan ke arah tangensial

instagram story viewer

, seberapa cepat yang dibutuhkan tubuh, agar dapat lepas dari medan gravitasi, adalah sama.

Selain tidak tergantung pada arah peluncuran, kecepatan lepas juga tergantung pada massa tubuh, tetapi pada Semacam spagetidariplanet.

Di bawah ini adalah perhitungan yang dilakukan untuk menentukan rumus kecepatan lepas, untuk melakukan ini, kita menyamakan energi kinetik dengan energi potensial gravitasi, amati:

M dan M – massa benda dan planet, masing-masing (kg)

g – percepatan gravitasi (m/s²)

G – konstanta gravitasi universal (6.67.10^-11 Nm²/kg²)

R - jarak dari pusat planet (m)

v – kecepatan lepas (m/s)

Perhitungan yang ditampilkan memperhitungkan rumus gravitasi, diberikan oleh rasio antara massa planet dan kuadrat jari-jari rata-ratanya, dikalikan dengan konstangravitasi. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kecepatan lepas hanya bergantung pada petir dan dari Semacam spageti planet, jadi mari kita hitung berapa kecepatan lepas dari benda yang diproyeksikan dari permukaan bumi di permukaan laut:

Untuk membuat perhitungan ini, kami menggunakan massa bumi (M) dan jari-jari bumi (R)

Perhitungan yang disajikan menunjukkan bahwa jika suatu benda diluncurkan dari permukaan bumi, dengan kecepatan minimum 11,2 km/dtk, dengan tidak adanya gaya disipatif, benda ini akan lepas dari orbit Bumi.

Lihat juga: Apa itu lubang hitam dan apa yang kita ketahui tentangnya?

Kecepatan orbital atau kecepatan kosmik kedua

Kecepatanorbit, juga dikenal sebagai kecepatankosmikSenin, adalah kecepatan gerak benda yang mengorbit di sekitar bintangnya. Kecepatan orbit selalu garis singgungàlintasan tubuh di orbit, untuk menghitungnya, kita katakan bahwa gaya tarik gravitasi itu setara dengan gaya sentripetal, yang membuat tubuh tetap dalam gerakan melingkar atau pada lintasan elips, misalnya.

Di bawah ini, kami menunjukkan rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan orbit, perhatikan:

Rumus memperhitungkan massa bintang di mana suatu benda mengorbit, serta jari-jari orbitnya, diukur dari pusat dari bintang itu. Dari rumus ini dan yang digunakan untuk menghitung kecepatandiknalpot, dimungkinkan untuk membangun hubungan antara dua kecepatan ini, hubungan ini ditunjukkan di bawah ini:

Kecepatan lepas sama dengan 2 kali kecepatan orbit

latihan yang diselesaikan

Pertanyaan 1)(siapa) Sebuah buku oleh penulis fiksi ilmiah Amerika Robert Anson Heinlein (1907-1988) berbunyi: “Pilihan staf karena ekspedisi manusia pertama ke Mars dilakukan berdasarkan teori bahwa bahaya terbesar bagi manusia adalah manusia itu sendiri. laki-laki. Pada saat itu – delapan tahun Bumi setelah berdirinya koloni manusia pertama di Luna – sebuah perjalanan antarplanet manusia pasti telah terjadi. dibuat di orbit jatuh bebas, mengambil, dari Bumi ke Mars, seratus lima puluh delapan hari Bumi dan sebaliknya, ditambah menunggu di Mars dari seratus lima puluh lima hari, sampai planet-planet perlahan kembali ke posisi semula, memungkinkan adanya orbit kembali.” (diadaptasi)

(HEINLEIN, R. ITU. Orang asing di negeri asing. Rio de Janeiro: Artenova, 1973, hal. 3).

Pertimbangkan rasio antara massa Bumi dan Mars sama dengan 9 dan rasio antara sinar Bumi dan Mars sama dengan 2 pertimbangkan, lebih lanjut, bahwa tidak ada gaya gesekan dan bahwa kecepatan lepas suatu benda adalah kecepatan minimum yang harus ditempuh benda tersebut dari permukaan bintang agar dapat mengatasi tarikan gravitasi benda tersebut. bintang.

Periksa apa yang benar.

01) Kecepatan lepas suatu benda berbanding lurus dengan akar kuadrat dari rasio antara massa dan jari-jari planet.

02) Kecepatan lepas dari pesawat ruang angkasa dari permukaan bumi lebih rendah dari kecepatan lepas yang sama dengan pesawat ruang angkasa yang harus diluncurkan dari permukaan Mars.

04) Kecepatan lepas dari pesawat ruang angkasa tidak bergantung pada massanya.

08) Agar pesawat ruang angkasa dapat mengorbit planet Mars, kecepatannya harus sebanding dengan jari-jari orbitnya.

16) Sebuah pesawat ruang angkasa dengan mesin dimatikan dan mendekati Mars dikenai gaya yang bergantung pada kecepatannya.

Jumlah alternatif yang benar sama dengan:

a) 12

b) 3

c) 5

d) 19

e) 10

Larutan

Alternatif C.

Mari kita menganalisis masing-masing alternatif:

01 – NYATA – Rumus kecepatan lepas tergantung pada akar kuadrat dari massa planet dengan jari-jarinya.

02 – SALAH – Untuk memverifikasi ini, perlu menggunakan rumus kecepatan lepas, dengan mempertimbangkan bahwa massa bumi adalah 9 kali massa mars dan jari-jari bumi adalah 2 kali jari-jari Mars:

Menurut resolusi, kecepatan lepas Bumi lebih besar dari kecepatan lepas Mars, jadi pernyataan itu salah.

04 – NYATA – Kita hanya perlu menganalisis rumus kecepatan lepas untuk melihat bahwa itu hanya bergantung pada massa planet.

08 – SALAH – Kecepatan orbit harus berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari jari-jari orbit.

16 – SALAH – Gaya yang menarik pesawat ruang angkasa ke Mars adalah gravitasi dan besarnya dapat dihitung menurut Hukum Gravitasi Universal. Menurut hukum ini, gaya tarik gravitasi sebanding dengan produk massa dan berbanding terbalik kuadrat dari jarak, tidak ada tentang besarnya kecepatan yang disebutkan dalam hukum ini, jadi alternatifnya adalah Salah.

Jumlah alternatif sama dengan 5.

Pertanyaan 2) (Cefet MG) Sebuah roket diluncurkan dari sebuah planet bermassa M dan berjari-jari R. Kecepatan minimum yang diperlukan untuk melepaskan diri dari tarikan gravitasi dan pergi ke luar angkasa diberikan oleh:

Itu)