Κύριος Επιστήμη & Τεχνολογία Μάθετε πώς λειτουργεί το Escape Velocity και πώς να υπολογίζετε το Escape Velocity

Μάθετε πώς λειτουργεί το Escape Velocity και πώς να υπολογίζετε το Escape Velocity

Χρειάζεται ένα ορισμένο επίπεδο ταχύτητας για ένα αντικείμενο να επιτύχει τροχιά γύρω από ένα ουράνιο σώμα όπως η Γη. Χρειάζεται ακόμη μεγαλύτερη ταχύτητα για να απελευθερωθεί από μια τέτοια τροχιά. Όταν οι αστροφυσικοί σχεδιάζουν πυραύλους για να ταξιδέψουν σε άλλους πλανήτες - ή εξ ολοκλήρου από το ηλιακό σύστημα - χρησιμοποιούν την περιστροφική ταχύτητα της Γης για να επιταχύνουν τους πυραύλους και να τους εκτοξεύσουν πέρα ​​από τη βαρύτητα της Γης. Η ταχύτητα που απαιτείται για να απελευθερωθεί από μια τροχιά είναι γνωστή ως ταχύτητα διαφυγής.

Μετάβαση στην ενότητα


Ο Chris Hadfield διδάσκει την εξερεύνηση του διαστήματος Ο Chris Hadfield διδάσκει την εξερεύνηση του διαστήματος

Ο πρώην διοικητής του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού σας διδάσκει την επιστήμη της εξερεύνησης του διαστήματος και τι έχει το μέλλον.



Μάθε περισσότερα

Τι είναι το Escape Velocity;

Η ταχύτητα διαφυγής, όπως ισχύει για την επιστήμη πυραύλων και το διαστημικό ταξίδι, είναι η ταχύτητα που απαιτείται για ένα αντικείμενο (όπως ένας πύραυλος) για να ξεφύγει από τη βαρυτική τροχιά ενός ουράνιου σώματος (όπως ένας πλανήτης ή ένα αστέρι).

Πώς λειτουργεί το Escape Velocity;

Όπως η τροχιακή ταχύτητα, η ταχύτητα διαφυγής ποικίλλει ανάλογα με την απόσταση από την οποία ένα αντικείμενο είναι από το κέντρο βάρους. Στην πράξη, όσο υψηλότερο είναι το ύψος του πυραύλου πάνω από τη Γη, τόσο λιγότερη ταχύτητα απαιτείται:

πόσος χρόνος χρειάζεται για να καλλιεργηθούν πράσινα φασόλια
  • Σε τροχιά γύρω από τη Γη
  • Αποδράστε εντελώς από το βαρυτικό πεδίο της Γης

Ένας λόγος για τον οποίο οι δορυφόροι επικοινωνιών μπορούν να περιστρέφονται γύρω από τη γη χωρίς να καταναλώνουν συνεχώς ενέργεια είναι ότι βρίσκονται σε υψόμετρο μίλια πάνω από τη Γη. Αντίθετα, ένα εμπορικό αεροσκάφος, το οποίο πετά πολύ πιο κοντά στην επιφάνεια του πλανήτη, πρέπει συνεχώς να ασκεί ενέργεια για να παραμείνει στον ουρανό. Με αυτήν την ίδια αρχή, χρειάζεται ένας συγκριτικά λιγότερη ενέργεια για έναν πύραυλο μακριά από την επιφάνεια της γης για να επιτύχει ταχύτητα διαφυγής από ό, τι εάν ο πύραυλος πετούσε κοντά στη γη.



Ο Chris Hadfield διδάσκει την εξερεύνηση του διαστήματος Η Δρ. Jane Goodall διδάσκει τη διατήρηση Ο Neil deGrasse Tyson διδάσκει επιστημονική σκέψη και επικοινωνία Ο Matthew Walker διδάσκει την επιστήμη του καλύτερου ύπνου

Πώς υπολογίζετε την ταχύτητα απόδρασης;

Η ταχύτητα διαφυγής είναι συνάρτηση της τροχιακής ταχύτητας ενός αντικειμένου. Εάν λάβετε την ταχύτητα που απαιτείται για να διατηρήσετε την τροχιά σε ένα δεδομένο υψόμετρο και να την πολλαπλασιάσετε με την τετραγωνική ρίζα του 2 (που είναι περίπου 1,414), θα λάβετε την ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγετε από την τροχιά και το πεδίο βαρύτητας που ελέγχει αυτήν την τροχιά.

Στο πλαίσιο της ανθρώπινης εξερεύνησης του διαστήματος, σκεφτείτε ένα διαστημόπλοιο που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη γη. Εάν ενεργοποιήσει τον κινητήρα του για αρκετό καιρό, τελικά θα πάει αρκετά γρήγορα για να πετάξει στο βαθύ διάστημα, ξεφεύγοντας από τη βαρύτητα του πλανήτη. Αυτή η ταχύτητα, που ονομάζεται ταχύτητα διαφυγής, είναι απλώς η τετραγωνική ρίζα του 2, ή 41 τοις εκατό ταχύτερη από την τροχιακή ταχύτητα.

Τι είναι η ταχύτητα απόδρασης της Γης;

Θεωρητικά, η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια της Γης είναι 11,2 km ανά δευτερόλεπτο (6,96 μίλια ανά δευτερόλεπτο). Η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια του φεγγαριού είναι περίπου 2,4 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο (1,49 μίλια το δευτερόλεπτο).



Στην πρακτική εφαρμογή, αυτοί οι αριθμοί δεν είναι εξαιρετικά σημαντικοί. Οι πύραυλοι δεν ξεφεύγουν από τη βαρύτητα της Γης εκτοξεύοντας απευθείας από την επιφάνεια. Αντίθετα, οι αστρονομικοί μηχανικοί στέλνουν πρώτα αυτούς τους πυραύλους σε τροχιά και στη συνέχεια χρησιμοποιούν την τροχιακή ταχύτητα ως σφεντόνα για να ωθήσουν έναν πύραυλο στην απαραίτητη ταχύτητα διαφυγής. Επιπλέον, οι ταχύτητες διαφυγής που αναφέρονται παραπάνω δεν αντιπροσωπεύουν την ατμοσφαιρική αντίσταση, πράγμα που θα αύξανε πραγματικά την απαιτούμενη ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη. Αυτός είναι ακόμη ένας λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες πυραύλων έβαλαν πρώτα το διαστημικό σκάφος σε τροχιά πριν πυροβολήσουν για ταχύτητα διαφυγής.

πώς να κάνετε πραγματικά μαγικά κόλπα

MasterClass

Προτείνεται για εσάς

Διαδικτυακά μαθήματα που διδάσκονται από τα μεγαλύτερα μυαλά του κόσμου. Επεκτείνετε τις γνώσεις σας σε αυτές τις κατηγορίες.

Κρις Χάντφιλντ

Διδάσκει την εξερεύνηση του διαστήματος

Μάθετε περισσότερα Δρ. Jane Goodall

Διδάσκει τη διατήρηση

τι σημαίνει μπριτζ στη μουσική
Μάθετε περισσότερα Neil deGrasse Tyson

Διδάσκει Επιστημονική Σκέψη και Επικοινωνία

Μάθετε περισσότερα Μάθιου Γουόκερ

Διδάσκει την Επιστήμη του Καλύτερου ύπνου

Μάθε περισσότερα

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ταχύτητας διαφυγής και της τροχιακής ταχύτητας;

Σκεφτείτε σαν επαγγελματίας

Ο πρώην διοικητής του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού σας διδάσκει την επιστήμη της εξερεύνησης του διαστήματος και τι έχει το μέλλον.

Προβολή τάξης

Η ταχύτητα τροχιάς είναι η ταχύτητα που απαιτείται για την επίτευξη τροχιάς γύρω από ένα ουράνιο σώμα, όπως ένας πλανήτης ή ένα αστέρι, ενώ η ταχύτητα διαφυγής είναι η ταχύτητα που απαιτείται για την έξοδο από αυτήν. Η διατήρηση της τροχιακής ταχύτητας απαιτεί ταξίδι με σταθερή ταχύτητα που:

  • Ευθυγραμμίζεται με την περιστροφική ταχύτητα του ουράνιου σώματος
  • Είναι αρκετά γρήγορο για να εξουδετερώσει τη δύναμη της βαρύτητας τραβώντας το τροχιακό αντικείμενο προς την επιφάνεια του σώματος

Η τροχιακή ταχύτητα καθίσταται δυνατή από την καμπύλη επιφάνεια ενός πλανήτη, ενός άστρου ή άλλου ουράνιου σώματος. Ένα αντικείμενο σε τροχιά τείνει να κινείται σε ευθεία γραμμή, ενώ το σώμα περιστρέφεται σε καμπύλες. Ως τέτοια, η σταθερή καμπυλότητα του τροχιακού σώματος αποτρέπει την πτώση του αντικειμένου σε τροχιά μέχρι την επιφάνεια, υπό την προϋπόθεση ότι το αντικείμενο σε τροχιά διατηρεί την κατάλληλη ταχύτητα.

Στο διάστημα, είναι πιο εύκολο να διατηρηθεί μια σταθερή ταχύτητα από ό, τι είναι στη γη, λόγω της αρχής της αδράνειας. Ένας από τους νόμους αδράνειας του Sir Isaac Newton δηλώνει ότι ένα αντικείμενο σε κίνηση τείνει να παραμείνει σε κίνηση, εκτός εάν ενεργηθεί από εξωτερική δύναμη. Μέσα στην ατμόσφαιρα της γης, ένα ιπτάμενο αντικείμενο συναντά πολλά μόρια αέρα, τα οποία επιβραδύνουν σωρευτικά την ταχύτητα αυτού του αντικειμένου καθώς πετά στον ουρανό. Καθώς ταξιδεύετε πέρα ​​από την ατμόσφαιρα της Γης, ο αέρας γίνεται πιο κενός, με λιγότερα μόρια για την εξουδετέρωση της εμπρόσθιας ταχύτητας ενός αντικειμένου σε τροχιά.

είναι βιολί και βιολί το ίδιο πράγμα

Μάθετε περισσότερα για την τροχιακή ταχύτητα στον πλήρη οδηγό μας εδώ.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα για την εξερεύνηση του διαστήματος;

Είτε είστε εκκολαπτόμενος αστροναυτικός μηχανικός είτε απλά θέλετε να ενημερωθείτε περισσότερο για την επιστήμη των διαστημικών ταξιδιών, η εκμάθηση της πλούσιας και λεπτομερούς ιστορίας της ανθρώπινης διαστημικής πτήσης είναι απαραίτητη για να κατανοήσετε πώς έχει εξελιχθεί η εξερεύνηση του διαστήματος. Στο MasterClass του Chris Hadfield για την εξερεύνηση του διαστήματος, ο πρώην διοικητής του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού παρέχει ανεκτίμητες πληροφορίες για το τι χρειάζεται για να εξερευνήσει το διάστημα και τι έχει το μέλλον για τους ανθρώπους στα τελικά σύνορα. Ο Chris μιλά επίσης για την επιστήμη του διαστημικού ταξιδιού, τη ζωή ως αστροναύτης και πώς η πτήση στο διάστημα θα αλλάξει για πάντα τον τρόπο που σκέφτεστε για τη ζωή στη Γη.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα για την εξερεύνηση του διαστήματος; Η ετήσια συνδρομή MasterClass παρέχει αποκλειστικά μαθήματα βίντεο από επιστήμονες και αστροναύτες όπως ο Chris Hadfield.


Ενδιαφέροντα Άρθρα