Περιεχόμενο

• Βήματα
• Συμβουλές

Η ταχύτητα διαφυγής είναι απαραίτητη για να ξεπεράσει ένα αντικείμενο τη βαρυτική έλξη του πλανήτη στον οποίο βρίσκεται. Ένας πύραυλος, για παράδειγμα, πρέπει να φτάσει την ταχύτητα διαφυγής για να φύγει από τη Γη και να εισέλθει στο διάστημα.

Βήματα

Μέθοδος 1 από 2: Κατανόηση της ταχύτητας διαφυγής

1. 

   Ρυθμίστε την ταχύτητα διαφυγής. Αναφέρεται στην ταχύτητα που πρέπει να φτάσει ένα αντικείμενο για να ξεπεράσει τη βαρυτική έλξη του πλανήτη στον οποίο βρίσκεται, έτσι ώστε να μπορεί να πάει προς το διάστημα. Ένας μεγαλύτερος πλανήτης έχει περισσότερη μάζα και απαιτεί πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα διαφυγής από έναν μικρότερο πλανήτη με λιγότερη μάζα.
2. Ξεκινήστε με εξοικονόμηση ενέργειας. Αναφέρει ότι η συνολική ενέργεια σε ένα απομονωμένο σύστημα παραμένει η ίδια. Η παρακάτω παραγωγή λειτουργεί με ένα σύστημα πυραύλων Γης και υποθέτει ότι το υπό ανάλυση σύστημα είναι απομονωμένο.
   • Στην εξοικονόμηση ενέργειας, οι πιθανές και κινητικές ενέργειες είναι αρχικές και τελικές, καθώς αντιπροσωπεύουν την κινητική ενέργεια και αντιπροσωπεύουν τη δυνητική ενέργεια.
3. Ορίστε την κινητική και τις πιθανές ενέργειες.
   • Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια της κίνησης, που είναι ίση με, έτσι ώστε να αντιπροσωπεύει τη μάζα του πυραύλου και να αντιπροσωπεύει την ταχύτητά του.
   • Δυνητική ενέργεια είναι η ενέργεια που προκύπτει από τη θέση ενός αντικειμένου σε σχέση με τα σώματα που υπάρχουν στο σύστημα. Στη φυσική, γενικά ορίζεται ως ίση με μια άπειρη απόσταση από τη Γη. Δεδομένου ότι η βαρυτική δύναμη είναι ελκυστική, η πιθανή ενέργεια του πυραύλου θα είναι πάντα αρνητική (και όσο μικρότερη είναι τόσο πιο κοντά στη Γη). Η δυνητική ενέργεια στο σύστημα Γης-πυραύλων θα γραφτεί τότε, καθώς αντιπροσωπεύει τη βαρυτική σταθερά του Νεύτωνα, αντιπροσωπεύει τη μάζα της Γης και αντιπροσωπεύει την απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο μαζών.
4. Αντικαταστήστε τις εκφράσεις στην εξοικονόμηση ενέργειας. Όταν φτάσει την ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από την ατμόσφαιρα, ο πύραυλος θα σταματήσει σε άπειρη απόσταση από τη Γη, έτσι ώστε. Τότε θα σταματήσει να αισθάνεται τη βαρυτική έλξη της Γης και δεν θα επιστρέψει ποτέ, έτσι θα.
5. Βρείτε την τιμή του.
   • Στην παραπάνω εξίσωση, αντιπροσωπεύει την ταχύτητα διαφυγής του πυραύλου - την ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη της Γης.
   • Σημειώστε ότι η ταχύτητα διαφυγής είναι ανεξάρτητη από τη μάζα του πυραύλου. Η μάζα αντανακλάται τόσο στη δυνητική ενέργεια της βαρύτητας της Γης όσο και στην κινητική ενέργεια της κίνησης του πυραύλου.

Μέθοδος 2 από 2: Υπολογισμός ταχύτητας διαφυγής

1. Εργαστείτε με την εξίσωση για ταχύτητα διαφυγής.
   • Η εξίσωση προϋποθέτει ότι ο πλανήτης στον οποίο βρίσκεστε είναι σφαιρικός και έχει σταθερή πυκνότητα. Στον πραγματικό κόσμο, η ταχύτητα διαφυγής εξαρτάται από τη θέση του στην επιφάνεια επειδή ένας πλανήτης αποδεικνύεται ευρύτερος στον ισημερινό λόγω περιστροφής, εκτός από μικρές διακυμάνσεις στην πυκνότητα λόγω της σύνθεσής του.
2. Κατανοήστε τις μεταβλητές στην εξίσωση.
   • είναι η βαρυτική σταθερά του Νεύτωνα. Η αξία αυτής της σταθεράς αντικατοπτρίζει το γεγονός ότι η βαρύτητα είναι μια απίστευτα αδύναμη δύναμη. Προσδιορίστηκε πειραματικά το 1798 από τον Henry Cavendish, αλλά έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια.
     • μπορεί να γραφτεί μόνο με βασικές ενότητες, όπως, από τότε.
   • Η μάζα και η ακτίνα εξαρτώνται από τον πλανήτη από τον οποίο θέλετε να ξεφύγετε.
   • Είναι απαραίτητο να μετατρέψετε τις τιμές στο διεθνές σύστημα. Με άλλα λόγια, η μάζα πρέπει να εκφράζεται σε χιλιόγραμμα () και η απόσταση πρέπει να εκφράζεται σε μέτρα (). Εάν συναντήσετε τιμές σε διαφορετικές μονάδες, όπως μίλια, εκτελέστε τη μετατροπή.
3. Προσδιορίστε τη μάζα και την ακτίνα του πλανήτη στον οποίο βρίσκεστε. Στην περίπτωση της Γης, υποθέτοντας ότι είστε στο επίπεδο της θάλασσας, π.χ.
   • Ψάξτε στο Διαδίκτυο για έναν πίνακα μαζών και ακτίνων από άλλους πλανήτες ή φεγγάρια.
4. Αντικαταστήστε τις τιμές στην εξίσωση. Τώρα που έχετε τα δεδομένα που χρειάζεστε, μπορείτε να ξεκινήσετε την επίλυση.
5. Αναλύει. Θυμηθείτε να ελέγξετε τις μονάδες ταυτόχρονα και να τις ακυρώσετε όπου είναι δυνατόν για να λάβετε μια συνεπή λύση.
   • Στο τελευταίο βήμα, ήταν δυνατό να μετατρέψετε την απάντηση πολλαπλασιάζοντας την τιμή που αποκτήθηκε με τον συντελεστή μετατροπής.

Συμβουλές

• Δεδομένου ότι η σταθερά βαρύτητας του Νεύτωνα είναι αρκετά δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια, η τυπική παράμετρος βαρύτητας είναι συχνά γνωστή με μεγαλύτερη ακρίβεια. Είναι δυνατόν να το χρησιμοποιήσετε αντ 'αυτού για τον υπολογισμό της ταχύτητας διαφυγής.
  • Η τυπική παράμετρος βαρύτητας της Γης είναι ίση με.