bēgšanas ātrums, kas pazīstams arī kā pirmais kosmiskais ātrums, ir minimālais ātrums, kas nepieciešams kādam objektam bez piedziņas, lai spētu izvairīties no masīvu ķermeņu gravitācijas pievilcības, piemēram, planētas un zvaigznes. bēgšanas ātrums ir skalārais diženums kuru var aprēķināt, kad visa ķermeņa kinētiskā enerģija tiek pārveidota par gravitācijas potenciālā enerģija.
Skatīt arī: Pieci fizikas atklājumi, kas notika nejauši
Kā tiek aprēķināts evakuācijas ātrums?
Bēgšanas ātrumu iegūst, pieņemot, ka viss enerģijakinētika klāt ķermeņa atbrīvošanas brīdī tiek pārveidots par enerģijapotenciālugravitācijas, tāpēc mēs neņemam vērā spēkiizkliedējošs, kā velciet ziedot.
Neskatoties uz to, ka esat a ātrums, evakuācijas ātrums ir kāpt, kopš viņa tas nav atkarīgs no virziena uz kuru ķermenis tiek palaists: esi a vertikāla palaišana, vai pat virzienā tangenciāls, cik ātri ķermenim jābūt, lai tas varētu izkļūt no gravitācijas lauka, tas pats.
Papildus tam, ka evakuācijas ātrums nav atkarīgs no palaišanas virziena, tas ir atkarīgs arī no ķermeņa masas, bet gan no makaronigadaplanētas.
Zemāk ir aprēķins, kas tiek veikts, lai noteiktu evakuācijas ātruma formula, lai to izdarītu, mēs pielīdzinām kinētisko enerģiju ar gravitācijas potenciālo enerģiju, novērojam:
M un M - attiecīgi ķermeņa un planētas masa (kg)
g - gravitācijas paātrinājums (m / s²)
G - universālās gravitācijas konstante (6.67.10-11 Nm² / kg²)
R - attālums no planētas centra (m)
v - evakuācijas ātrums (m / s)
Parādītajā aprēķinā tika ņemta vērā smagums, ko izsaka attiecība starp planētas masu un tās vidējā rādiusa kvadrātu, kas reizināta ar nemainīgsgravitācijas. Iegūtais rezultāts rāda, ka evakuācijas ātrums ir atkarīgs tikai no zibens un makaroni planētas, tāpēc aprēķināsim, kāds ir ķermeņa aizbēgšanas ātrums, kas tiek projicēts no Zemes virsmas jūras līmenī:
Iesniegtais aprēķins parāda, ka, ja objekts tiek palaists no Zemes virsmas, ar minimālo ātrumu 11,2 km / s, ja nebūs izkliedējošu spēku, šis ķermenis aizbēgs no Zemes orbītas.
Skatīt arī: Kas ir melnie caurumi un ko mēs par tiem zinām?
Orbītas ātrums vai otrais kosmiskais ātrums
Ātrumsorbītas, zināms arī kā ātrumskosmiskāPirmdiena, ir ātrums, ar kādu orbītā esošais objekts pārvietojas ap savu zvaigzni. Orbīta ātrums vienmēr ir pieskāriensàtrajektorija ķermeņa orbītā, lai to aprēķinātu, mēs sakām, ka gravitācijas vilces spēks tas ir līdzvērtīgs centrālais spēks, kas notur ķermeni apļveida kustības vai, piemēram, uz elipsveida trajektorijas.
Zemāk mēs parādām formulu, ko izmanto, lai aprēķinātu orbītas ātrumu, ņemiet vērā:
Formulā tiek ņemta vērā zvaigznes masa, kurā riņķo ķermenis, kā arī tās orbītas rādiuss, mērot no centrā no šīs zvaigznes. No šīs formulas un tās, kuru izmantoja, lai aprēķinātu ātrumsiekšāizpūtējs, ir iespējams noteikt sakarību starp šiem diviem ātrumiem, šī attiecība ir parādīta zemāk:
atrisināti vingrinājumi
Jautājums 1)(PVO) Amerikāņu zinātniskās fantastikas rakstnieka Roberta Ansona Heinleina (1907–1988) grāmatā teikts: „Personāla izvēle pirmajai cilvēku ekspedīcijai uz Marsu tika veikta, pamatojoties uz teoriju, ka vislielākās briesmas cilvēkam ir pats cilvēks. vīrieši. Tajā laikā - astoņus Zemes gadus pēc pirmās cilvēku kolonijas dibināšanas Lunā - bija jāveic cilvēku starpplanētu ceļojums. veikti brīvā kritiena orbītās, no Zemes uz Marsu simt piecdesmit astoņas Zemes dienas un otrādi, kā arī jāgaida uz Marsa no plkst. simt piecdesmit piecas dienas, līdz planētas lēnām atgriezās savās iepriekšējās pozīcijās, ļaujot pastāvēt atgriešanās orbītā. ” (pielāgots)
(HEINLEIN, R.. Svešinieks svešā zemē. Riodežaneiro: Artenova, 1973, lpp. 3).
Apsveriet attiecību starp Zemes un Marsa masām, kas vienāda ar 9, un attiecību starp Zemes un Marsa stariem, kas vienāda ar 2, turklāt ņemiet vērā, ka nav berzes spēku un ka ķermeņa evakuācijas ātrums ir minimālais ātrums, ar kuru tas jāpalaiž no zvaigznes virsmas, lai tas varētu pārvarēt šīs gravitācijas spēku zvaigzne.
Pārbaudiet, kas ir pareizi.
01) Ķermeņa evakuācijas ātrums ir tieši proporcionāls kvadrātsaknei attiecībai starp planētas masu un rādiusu.
02) Kosmosa kuģa evakuācijas ātrums no Zemes virsmas ir mazāks nekā evakuācijas ātrums, ar kādu no Marsa virsmas ir jāpalaiž viens un tas pats kosmosa kuģis.
04) Kosmosa kuģa evakuācijas ātrums nav atkarīgs no tā masas.
08) Lai kosmosa kuģis riņķotu ap planētu Mars, tā ātrumam jābūt proporcionālam orbītas rādiusam.
16) Kosmosa kuģis ar izslēgtiem dzinējiem un tuvojas Marsam ir pakļauts spēkam, kas atkarīgs no tā ātruma.
Pareizo alternatīvu summa ir vienāda ar:
a) 12
b) 3
c) 5
d) 19
e) 10
Risinājums
C alternatīva
Analizēsim katru no alternatīvām:
01 – ĪSTS - Bēgšanas ātruma formula ir atkarīga no planētas masas kvadrātsaknes pēc rādiusa.
02 – FALSE - Lai to pārbaudītu, ir jāizmanto evakuācijas ātruma formula, ņemot to vērā Zemes masa ir 9 reizes lielāka par Marsa masu, un Zemes rādiuss ir 2 reizes lielāks par Marss:
Saskaņā ar rezolūciju Zemes evakuācijas ātrums ir lielāks nekā Marsa evakuācijas ātrums, tāpēc apgalvojums ir nepatiess.
04 – ĪSTS - Mums vienkārši jāanalizē evakuācijas ātruma formula, lai redzētu, ka tas ir atkarīgs tikai no planētas masas.
08 – FALSE - Orbītas ātrumam jābūt apgriezti proporcionālam orbitālās rādiusa kvadrātsaknei.
16 – FALSE - Spēks, kas kosmosa kuģi piesaista Marsam, ir gravitācijas spēks, un tā lielumu var aprēķināt saskaņā ar Vispārējās gravitācijas likumu. Saskaņā ar šo likumu gravitācijas pievilcība ir proporcionāla masu reizinājumam un apgriezti proporcionāla attālumu kvadrātā šajā likumā nekas nav minēts par ātruma lielumu, tāpēc alternatīva ir nepatiesa.
Alternatīvu summa ir vienāda ar 5.
2. jautājums) (Cefet MG) Raķete tiek palaista no M masas un R rādiusa planētas. Minimālo ātrumu, kas nepieciešams, lai tas izkļūtu no gravitācijas spēka un nokļūtu kosmosā, nosaka:
)
B)
ç)
d)
un)
Risinājums
C alternatīva
Formula, ko izmanto evakuācijas ātruma aprēķināšanai, ir parādīta burtā C, kā paskaidrots rakstā.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/velocidade-escape.htm