გაქცევის სიჩქარე, ასევე ცნობილი როგორც კოსმოსური პირველი სიჩქარე, არის მინიმალური სიჩქარე, რომელსაც ზოგიერთ ობიექტს უბიძგებს, რომ მასიური სხეულების გრავიტაციული მიზიდულობიდან თავის დაღწევა შეძლოს, მაგალითად, პლანეტები და ვარსკვლავები. გაქცევის სიჩქარე არის სკალარული სიდიადე რომლის გაანგარიშება შესაძლებელია, როდესაც სხეულის მთელი კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება სახით გრავიტაციული პოტენციური ენერგია.
იხილეთ აგრეთვე: ხუთი ფიზიკის აღმოჩენა, რაც შემთხვევით მოხდა
როგორ გამოითვლება გაქცევის სიჩქარე?
გაქცევის სიჩქარე მიიღება იმ ვარაუდით, რომ მთელი ენერგიაკინეტიკა სხეულის გათავისუფლების მყისიერად გარდაიქმნება ენერგიაპოტენციურიგრავიტაციული, ამიტომ, ჩვენ არ ვთვლით მოქმედებას ძალებსგამფანტველი, მსგავსად გადაიტანე შემოწირულობა.
მიუხედავად იმისა სიჩქარე, გაქცევის სიჩქარეა ასვლამას შემდეგ, რაც იგი ეს არ არის დამოკიდებული მიმართულებაზე რომლისკენაც მიდის სხეული: იყოს ა ვერტიკალური გაშვება, ან თუნდაც მიმართულებით ტანგენციალური, რამდენად სწრაფი უნდა იყოს სხეული, ასე რომ მას შეუძლია გაექცეს გრავიტაციულ ველს, იგივეა.
გარდა იმისა, რომ არ არის დამოკიდებული გაშვების მიმართულებაზე, გაქცევის სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია სხეულის მასაზე, მაგრამ მაგ მაკარონისაქართველოსპლანეტა
ქვემოთ მოცემულია გაანგარიშება, რომელიც კეთდება გაქცევის სიჩქარის ფორმულაამისათვის კინეტიკური ენერგია გავათანაბრეთ გრავიტაციული პოტენციური ენერგიით, დავაკვირდეთ:
მ და მ - სხეულის და პლანეტის მასა, შესაბამისად (კგ)
გ - სიმძიმის აჩქარება (მ / წმ)
გ - უნივერსალური მიზიდულობის მუდმივი (6.67.10-11 ნმ² / კგ²)
რ - მანძილი პლანეტის ცენტრიდან (მ)
ვ - გაქცევის სიჩქარე (მ / წმ)
ნაჩვენებმა გაანგარიშებამ გაითვალისწინა სიმძიმის, მოცემულია პლანეტის მასასა და მისი საშუალო რადიუსის კვადრატს შორის თანაფარდობით, გამრავლებული მუდმივიგრავიტაციული. მიღებულმა შედეგმა აჩვენა, რომ გაქცევის სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ ელვა და მაკარონი პლანეტის, მოდით გამოვთვალოთ რა არის სხეულის გაქცევის სიჩქარე, რომელიც დედამიწის ზედაპირიდან ზღვის დონიდან გამოიყოფა:
წარმოდგენილი გაანგარიშებით ნაჩვენებია, რომ თუ დედამიწის ზედაპირიდან ობიექტი გაუშვეს, მინიმალური სიჩქარით 11,2 კმ / წმ, გამფანტველი ძალების არარსებობის შემთხვევაში, ეს სხეული გაიქცევა დედამიწის ორბიტიდან.
იხილეთ აგრეთვე: რა არის შავი ხვრელები და რა ვიცით მათ შესახებ?
ორბიტის სიჩქარე ან მეორე კოსმოსური სიჩქარე
სიჩქარეორბიტალური, ასევე ცნობილია, როგორც სიჩქარეკოსმიურიორშაბათს, არის სიჩქარე, რომლითაც მოძრაობს ორბიტაზე მყოფი ობიექტი თავისი ვარსკვლავის გარშემო. ორბიტის სიჩქარე ყოველთვის არის ტანგენსიàტრაექტორია ორბიტაზე მყოფი სხეულის, რომ გამოვთვალოთ, ჩვენ ვამბობთ, რომ გრავიტაციული მიზიდვის ძალა ეს ექვივალენტურია ცენტრიდანული ძალა, რომელიც სხეულს ინარჩუნებს წრიული მოძრაობა მაგალითად, ელიფსურ ტრაექტორიაზე.
ქვემოთ, ჩვენ ვაჩვენებთ ფორმულას, რომელიც გამოიყენება ორბიტის სიჩქარის გამოსათვლელად, გაითვალისწინეთ:
ფორმულა ითვალისწინებს ვარსკვლავის მასას, რომელშიც ორბიტაზე სხეული მოძრაობს, ისევე როგორც მისი ორბიტის რადიუსი, იზომება ცენტრი იმ ვარსკვლავის. ამ ფორმულისა და ერთიდან, რომელიც გამოითვლება სიჩქარეწელსგამონაბოლქვი, შესაძლებელია ურთიერთობის დამყარება ამ ორ სიჩქარეს შორის, ეს ურთიერთობა ნაჩვენებია ქვემოთ:
ამოხსნილი სავარჯიშოები
Კითხვა 1)(ჯანმო) ამერიკელი სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლის რობერტ ანსონ ჰეინლეინის (1907-1988) წიგნში ნათქვამია: ”პერსონალის არჩევანი რადგან ადამიანის პირველი ექსპედიცია მარსზე გაკეთდა იმ თეორიის საფუძველზე, რომ ადამიანისთვის ყველაზე დიდი საშიშროება თავად ადამიანი იყო. კაცები იმ დროს - რვა დედამიწის შემდეგ, ლუნაზე ადამიანის პირველი კოლონიის დაარსებიდან - უნდა ყოფილიყო ადამიანთა ინტერპლანეტარული მოგზაურობა გაკეთდა თავისუფალი ვარდნის ორბიტებზე, დედამიწიდან მარსამდე ას ორმოცდათვრამეტი დედამიწის დღის განმავლობაში და პირიქით, პლუს ლოდინი მარსზე ას ორმოცდახუთი დღე, სანამ პლანეტები ნელა დაბრუნდნენ თავიანთ წინა პოზიციებზე, რაც საშუალებას მისცემს დაბრუნებული ორბიტის არსებობას. ” (ადაპტირებული)
(ჰეინლეინი, რ.. უცხო ადამიანი უცხო ქვეყანაში. რიო დე ჟანეირო: არტენოვა, 1973, გვ. 3).
გაითვალისწინეთ დედამიწისა და მარსის მასებს შორის თანაფარდობა 9 – ის ტოლი და დედამიწისა და მარსის სხივებს შორის თანაფარდობა 2 – ის ტოლი, გაითვალისწინეთ, რომ არ არსებობს ხახუნის ძალები სხეულის გაქცევის სიჩქარე არის მინიმალური სიჩქარე, რომლითაც იგი უნდა გაშვდეს ვარსკვლავის ზედაპირიდან, რათა მან შეძლოს გადალახოს გრავიტაციული მიზიდულობა ვარსკვლავი.
შეამოწმეთ რა არის სწორი.
01) სხეულის გაქცევის სიჩქარე პირდაპირპროპორციულია პლანეტის მასასა და რადიუსს შორის თანაფარდობის კვადრატული ფესვის.
02) დედამიწის ზედაპირიდან კოსმოსური ხომალდის გაქცევის სიჩქარე უფრო დაბალია, ვიდრე გაქცევის სიჩქარე, რომლითაც იგივე კოსმოსური ხომალდი უნდა გაშვდეს მარსის ზედაპირიდან.
04) კოსმოსური ხომალდის გაქცევის სიჩქარე არ არის დამოკიდებული მის მასაზე.
08) კოსმოსური ხომალდისთვის პლანეტა მარსის გარშემო ტრიალისთვის, მისი სიჩქარე უნდა იყოს ორბიტის რადიუსის პროპორციული.
16) კოსმოსური ხომალდი გამორთული ძრავებით და მარსთან მიახლოებული ექვემდებარება ძალას, რომელიც დამოკიდებულია მის სიჩქარეზე.
სწორი ალტერნატივების ჯამი ტოლია:
ა) 12
ბ) 3
გ) 5
დ) 19
ე) 10
გამოსავალი
ალტერნატიული C.
მოდით გავაანალიზოთ თითოეული ალტერნატივა:
01 – რეალური - გაქცევის სიჩქარის ფორმულა დამოკიდებულია რადიუსის მიხედვით პლანეტის მასის კვადრატულ ფესვზე.
02 – ყალბი - ამის დასაზუსტებლად აუცილებელია გაქცევის სიჩქარის ფორმულის გამოყენება იმის გათვალისწინებით, რომ დედამიწის მასა 9 – ჯერ მეტია მარსის მასაზე და დედამიწის რადიუსი 2 – ჯერ მეტია მარსი:
რეზოლუციის თანახმად, დედამიწის გაქცევის სიჩქარე უფრო მეტია, ვიდრე მარსის გაქცევის სიჩქარე, ამიტომ განცხადება მცდარია.
04 – რეალური - უბრალოდ უნდა გავაანალიზოთ გაქცევის სიჩქარის ფორმულა, რომ დავინახოთ, რომ ეს დამოკიდებულია მხოლოდ პლანეტის მასაზე.
08 – ყალბი - ორბიტის სიჩქარე უნდა იყოს უკუპროპორციული ორბიტალური რადიუსის კვადრატული ფესვისა.
16 – ყალბი - ძალა, რომელიც იზიდავს კოსმოსურ ხომალდს მარსზე, არის გრავიტაციული და მისი სიდიდის გამოთვლა შესაძლებელია უნივერსალური გრავიტაციის კანონის შესაბამისად. ამ კანონის თანახმად, გრავიტაციული მიზიდულობა პროპორციულია მასების პროდუქტისა და უკუპროპორციულია მანძილზე კვადრატში, ამ კანონში სიჩქარის სიდიდის შესახებ არაფერია ნახსენები, ამიტომ ალტერნატივაა ყალბი
ალტერნატივების ჯამი უდრის 5-ს.
კითხვა 2) (Cefet MG) რაკეტა გადის M მასის პლანეტიდან და რადიუსით R. მინიმალური სიჩქარე, რომელიც საჭიროა გრავიტაციული მიზიდვისგან თავის დასაღწევად და კოსმოსში გადასასვლელად, მოცემულია შემდეგით:
)
ბ)
ჩ)
დ)
და)
გამოსავალი
ალტერნატიული C.
გაქცევის სიჩქარის გამოსათვლელად გამოყენებული ფორმულა ნაჩვენებია ასო C– ში, როგორც ეს განმარტებულია სტატიაში.
რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/velocidade-escape.htm
