viteza de evacuare, cunoscută și sub numele de prima viteză cosmică, este viteza minimă de care un obiect fără propulsie are nevoie pentru a putea scăpa de atracția gravitațională a corpurilor masive, precum planete și stele. viteza de evacuare este măreția scalară care poate fi calculat atunci când toată energia cinetică a unui corp este convertită în forma de energia potențială gravitațională.
Vezi și: Cinci descoperiri fizice care s-au întâmplat de accident
Cum se calculează viteza de evacuare?
Viteza de evacuare se obține presupunând că întregul energiecinetica prezent în momentul eliberării unui corp se transformă în energiepotenţialgravitațional, prin urmare, ignorăm acțiunea forțelordisipativ, ca trage Donează.
În ciuda faptului că este un viteză, viteza de evacuare este a urca, din moment ce ea nu depinde de direcție spre care corpul este lansat: fie a lansare verticală, sau chiar în direcție tangenţial, cât de rapid trebuie să fie corpul, astfel încât să poată scăpa de câmpul gravitațional, este același.
Pe lângă faptul că nu depinde de direcția de lansare, viteza de evacuare depinde și de masa corporală, dar de Pastedeplanetă.
Mai jos este calculul care se face pentru a determina formula vitezei de evacuare, pentru a face acest lucru, echivalăm energia cinetică cu energia potențială gravitațională, observăm:
M și M - masa corpului și respectiv a planetei (kg)
g - accelerația gravitațională (m / s²)
G - constanta gravitației universale (6.67.10-11 Nm² / kg²)
R - distanță de centrul planetei (m)
v - viteza de evacuare (m / s)
Calculul prezentat a avut în vedere formula lui gravitatie, dat de raportul dintre masa planetei și pătratul razei sale medii, înmulțit cu constantgravitațional. Rezultatul obținut arată că viteza de evacuare depinde doar de fulger și a Paste a planetei, deci să calculăm care este viteza de evacuare a unui corp care este proiectat de la suprafața Pământului la nivelul mării:
Calculul prezentat arată că dacă un obiect este lansat de pe suprafața Pământului, cu o viteză minimă de 11,2 km / s, în absența forțelor disipative, acest corp va scăpa de pe orbita Pământului.
Vezi și: Ce sunt găurile negre și ce știm despre ele?
Viteza orbitală sau a doua viteză cosmică
Vitezăorbital, de asemenea cunoscut ca si vitezăcosmicluni, este viteza cu care un obiect care orbitează se mișcă în jurul stelei sale. Viteza orbitală este întotdeauna tangentăàtraiectorie a corpului pe orbită, pentru a-l calcula, spunem că forța de atracție gravitațională este echivalent cu forta centripeta, care ține corpul înăuntru mișcare circulară sau pe o traiectorie eliptică, de exemplu.
Mai jos, arătăm formula care este utilizată pentru a calcula viteza orbitală, rețineți:
Formula ia în considerare masa stelei în care orbitează un corp, precum și raza orbitei sale, măsurată din centru a acelei stele. Din această formulă și cea utilizată pentru a calcula vitezăînepuiza, este posibil să se stabilească o relație între aceste două viteze, această relație este prezentată mai jos:
exerciții rezolvate
Intrebarea 1)(care) O carte a scriitorului american de știință-ficțiune Robert Anson Heinlein (1907-1988) spune: „Alegerea personalului căci prima expediție umană pe Marte a fost făcută pe baza teoriei că cel mai mare pericol pentru om era omul însuși. bărbați. În acel moment - opt ani de pe Pământ după înființarea primei colonii umane pe Luna - trebuie să fi fost o călătorie interplanetară a ființelor umane realizate pe orbite de cădere liberă, luând, de pe Pământ pe Marte, o sută cincizeci și opt de zile pe Pământ și invers, plus o așteptare pe Marte din o sută cincizeci și cinci de zile, până când planetele s-au întors încet la pozițiile lor anterioare, permițând existența unei orbite de întoarcere. ” (adaptat)
(HEINLEIN, R. THE. Un străin într-o țară ciudată. Rio de Janeiro: Artenova, 1973, p. 3).
Luați în considerare raportul dintre masele Pământului și Marte egal cu 9 și raportul dintre razele Pământului și Marte egal cu 2, considerați, în plus, că nu există forțe de frecare și că viteza de evacuare a unui corp este viteza minimă cu care trebuie lansat de pe suprafața unei stele, astfel încât să poată depăși atracția gravitațională a acestei stea.
Verificați ce este corect.
01) Viteza de evacuare a unui corp este direct proporțională cu rădăcina pătrată a raportului dintre masa și raza planetei.
02) Viteza de evacuare a unei nave spațiale de pe suprafața Pământului este mai mică decât viteza de evacuare cu care aceeași navă spațială trebuie lansată de pe suprafața lui Marte.
04) Viteza de evacuare a unei nave spațiale nu depinde de masa acesteia.
08) Pentru ca o navă spațială să orbiteze planeta Marte, viteza acesteia trebuie să fie proporțională cu raza orbitei.
16) O navă spațială cu motoarele oprite și care se apropie de Marte este supusă unei forțe care depinde de viteza sa.
Suma alternativelor corecte este egală cu:
a) 12
b) 3
c) 5
d) 19
e) 10
Soluţie
Alternativa C.
Să analizăm fiecare dintre alternative:
01 – REAL - Formula vitezei de evacuare depinde de rădăcina pătrată a masei planetei prin raza sa.
02 – FALS - Pentru a verifica acest lucru, este necesar să se utilizeze formula vitezei de evacuare, ținând cont de faptul că masa Pământului este de 9 ori masa Marte și raza Pământului este de 2 ori raza lui Marte:
Conform rezoluției, viteza de evacuare a Pământului este mai mare decât viteza de evacuare a lui Marte, deci afirmația este falsă.
04 – REAL - Trebuie doar să analizăm formula vitezei de evacuare pentru a vedea că aceasta depinde doar de masa planetei.
08 – FALS - Viteza orbitală trebuie să fie invers proporțională cu rădăcina pătrată a razei orbitale.
16 – FALS - Forța care atrage nava spațială pe Marte este gravitațională și magnitudinea acesteia poate fi calculată conform Legii gravitației universale. Conform acestei legi, atracția gravitațională este proporțională cu produsul maselor și invers proporțională la distanță, nimic despre magnitudinea vitezei nu este menționat în această lege, deci alternativa este fals.
Suma alternativelor este egală cu 5.
Intrebarea 2) (Cefet MG) O rachetă este lansată de pe o planetă cu masa M și rază R. Viteza minimă necesară pentru a scăpa de atracția gravitațională și a merge în spațiu este dată de:
)
B)
ç)
d)
și)
Soluţie
Alternativa C.
Formula utilizată pentru a calcula viteza de evacuare este prezentată în litera C, așa cum se explică în articol.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/velocidade-escape.htm
