швидкість втечі, також відома як космічна перша швидкість, - це мінімальна швидкість, необхідна деякому об’єкту без рушія, щоб уникнути гравітаційного притягання масивних тіл, таких як планет і зірок. швидкість втечі є скалярна велич який можна обчислити, коли вся кінетична енергія тіла перетворюється у форму гравітаційна потенційна енергія.
Дивіться також: П’ять відкриттів фізики, що сталися внаслідок нещасного випадку
Як розраховується швидкість втечі?
Швидкість втечі отримують, приймаючи, що вся енергіякінетика присутній у момент звільнення тіла перетворюється на енергіяпотенціалгравітаційне, отже, ми нехтуємо діями силидисипативний, як перетягування пожертвувати.
Незважаючи на те, що є швидкість, швидкість виходу становить підйом, оскільки вона це не залежить від напрямку до якого тіло запущено: будь a вертикальний запуск, або навіть у напрямку тангенціальний, наскільки швидким має бути тіло, щоб воно могло вийти з поля гравітації, однаково.
Окрім того, що не залежить від напрямку запуску, швидкість виходу також залежить від маси тіла, але від макаронизпланети.
Нижче наведено розрахунок, який проводиться для визначення формула швидкості втечі, для цього ми прирівнюємо кінетичну енергію до потенціальної гравітаційної енергії, спостерігаємо:
М і М - маса тіла та планети відповідно (кг)
g - гравітаційне прискорення (м / с²)
G - константа всесвітнього тяжіння (6.67.10-11 Нм² / кг²)
Р. - відстань від центру планети (м)
v - швидкість виходу (м / с)
Показаний розрахунок враховував формулу сила тяжіння, заданий відношенням маси маси планети до квадрата її середнього радіуса, помноженого на постійнийгравітаційне. Отриманий результат показує, що швидкість втечі залежить лише від блискавка і з макарони планети, тож давайте обчислимо, яка швидкість виходу тіла, яке проектується з поверхні Землі на рівні моря:
Представлений розрахунок показує, що якщо об'єкт запускається з поверхні Землі, з мінімальною швидкістю 11,2 км / с, за відсутності дисипативних сил, це тіло вирветься з орбіти Землі.
Дивіться також: Що таке чорні діри і що ми про них знаємо?
Орбітальна швидкість або друга космічна швидкість
Швидкістьорбітальний, також відомий як швидкістькосмічнийПонеділок, - це швидкість, з якою орбітальний об'єкт рухається навколо своєї зірки. Орбітальна швидкість завжди дотичнаàтраєкторія тіла на орбіті, для його обчислення ми говоримо, що гравітаційна сила тяги це еквівалентно доцентрова сила, який утримує тіло кругові рухи або по еліптичній траєкторії, наприклад.
Нижче ми покажемо формулу, яка використовується для розрахунку орбітальної швидкості, зверніть увагу:
Формула враховує масу зірки, в якій тіло обертається, а також радіус її орбіти, виміряний від центр цієї зірки. З цієї формули та тієї, яка використовується для обчислення швидкістьввихлоп, можна встановити взаємозв'язок між цими двома швидкостями, це співвідношення показано нижче:
розв’язані вправи
Питання 1)(ВООЗ) У книзі американського письменника наукової фантастики Роберта Ансона Хайнлайн (1907-1988) йдеться: «Вибір персоналу адже перша експедиція людини на Марс була здійснена на основі теорії, що найбільшою небезпекою для людини є сама людина. чоловіки. На той час - через вісім земних років після заснування першої людської колонії на Луні - міжпланетна подорож людей повинна була бути зроблені на орбітах вільного падіння, проходячи від Землі до Марса сто п'ятдесят вісім земних днів і навпаки, плюс очікування на Марсі від сто п’ятдесят п’ять днів, поки планети повільно повернуться до своїх попередніх позицій, дозволивши існувати зворотну орбіту ». (адаптована)
(ГАЙНЛАЙН, Р. THE. Чужинець у чужій країні. Ріо-де-Жанейро: Артенова, 1973, с. 3).
Розглянемо співвідношення між масами Землі і Марса, рівне 9, і відношення між променями Землі і Марса, рівне 2, врахуйте, далі, що немає сил тертя і що швидкість виходу тіла - це мінімальна швидкість, з якою воно повинно бути запущене з поверхні зірки, щоб воно могло подолати гравітаційне тяжіння цієї зірка.
Перевірте, що правильно.
01) Швидкість виходу тіла прямо пропорційна квадратному кореню відношення між масою і радіусом планети.
02) Швидкість виходу космічного корабля з поверхні Землі нижча, ніж швидкість виходу космічного корабля з поверхні Марса.
04) Швидкість виходу космічного корабля не залежить від його маси.
08) Щоб космічний корабель здійснив орбіту навколо планети Марс, його швидкість повинна бути пропорційною радіусу орбіти.
16) Космічний корабель із вимкненими двигунами та наближенням до Марса піддається дії сили, яка залежить від його швидкості.
Сума правильних альтернатив дорівнює:
а) 12
б) 3
в) 5
г) 19
д) 10
Рішення
Альтернатива C.
Давайте проаналізуємо кожну з альтернатив:
01 – РЕАЛЬНИЙ - Формула швидкості втечі залежить від квадратного кореня маси планети від її радіуса.
02 – ПОМИЛКОВИЙ - Щоб перевірити це, необхідно використовувати формулу швидкості виходу з урахуванням цього маса Землі в 9 разів перевищує масу Марса, а радіус Землі в 2 рази більше радіуса Марс:
Згідно з резолюцією, швидкість виходу Землі більша за швидкість втечі Марса, тому твердження є хибним.
04 – РЕАЛЬНИЙ - Нам потрібно лише проаналізувати формулу швидкості втечі, щоб побачити, що вона залежить лише від маси планети.
08 – ПОМИЛКОВИЙ - Орбітальна швидкість повинна бути обернено пропорційною квадратному кореню радіуса орбіти.
16 – ПОМИЛКОВИЙ - Сила, яка притягує космічний корабель до Марса, є гравітаційною, і її величину можна розрахувати відповідно до Закону всесвітнього тяжіння. Відповідно до цього закону гравітаційне тяжіння пропорційне добутку мас і обернено пропорційне в квадраті відстаней, у цьому законі нічого про величину швидкості не згадується, тому альтернатива є помилковий.
Сума альтернатив дорівнює 5.
Питання 2) (Cefet MG) Ракета запущена з планети масою M і радіусом R. Мінімальна швидкість, необхідна для того, щоб уникнути гравітаційного тяги і вийти в космос, визначається:
The)
Б)
ç)
г)
і)
Рішення
Альтернатива C.
Формула, яка використовується для розрахунку швидкості втечі, наведена на літері С, як пояснюється в статті.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/velocidade-escape.htm
