Bēgšanas ātrums pret orbitālo ātrumu
Bēgšanas ātrums un orbītas ātrums ir divi ļoti svarīgi jēdzieni, kas saistīti ar fiziku. Šie jēdzieni ir ļoti svarīgi tādās jomās kā satelītu projekti un atmosfēras zinātne. Bēgšanas ātrums ir iemesls, kāpēc mums ir atmosfēra, un mēness to nav. Lai gūtu panākumus attiecīgajās jomās, ir svarīgi, lai šie jēdzieni būtu labi izprotami. Šajā rakstā mēģinās salīdzināt evakuācijas ātrumu ar orbītas ātrumu, to definīcijām, aprēķiniem, līdzībām un visbeidzot atšķirībām.
Bēgšanas ātrums
Kā mēs zinām no gravitācijas lauka teorijas, objekts ar masu vienmēr piesaista jebkuru citu objektu, kas atrodas ierobežotā attālumā no objekta. Kad attālums palielinās, spēks starp abiem objektiem samazinās līdz ar attāluma apgriezto kvadrātu. Bezgalībā spēks starp abiem objektiem ir nulle. Punkta potenciāls ap masu ir definēts kā darbs, kas jāveic, lai masas vienību novestu no bezgalības līdz dotajam punktam. Tā kā vienmēr ir kāda pievilcība, darbs ir jāveic negatīvi; tāpēc potenciāls punktā vienmēr ir negatīvs vai nulle. Potenciālā enerģija ir potenciāls, kas reizināts ar atvestā objekta masu. Bēgšanas ātrums ir definēts kā ātrums, kas jāpiešķir objektam, lai to bez cita spēka nosūtītu uz bezgalību. Enerģijas ziņākinētiskā enerģija noteiktā ātruma dēļ ir vienāda ar potenciālo enerģiju. Ar šo vienlīdzību mēs iegūstam evakuācijas ātrumu kā kvadrātsakni (2GM / r). Kur r ir radiālais attālums līdz punktam, kurā tiek mērīts potenciāls.
Orbīta ātrums
Orbitālās ātrums ir ātrums, kas objektam jāsaglabā, lai atrastos noteiktā orbītā. Objektam, kas iet orbītā ar rādiusu r, orbītas ātrumu izsaka kvadrātsakne (F r / m), kur F ir tīrais iekšējais spēks un m ir orbītas objekta masa. Iekšējais spēks masas sistēmā ir GMm / r 2. Aizstājot to, mēs iegūstam orbītas ātrumu kā kvadrātsakni (GM / r). To var pierādīt arī ar konservatīva lauka mehānisko enerģijas taupīšanu. Jāatzīmē, ka orbītas ātrums maina virzienu. Tāpēc tas faktiski ir paātrinājums, bet ātruma lielums nemainās. Nelieli enerģijas zudumi kosmosā izraisa šīs kinētiskās enerģijas samazināšanos, un tad objekts nonāk zemākā orbītā, lai stabilizētos.
Kāda ir atšķirība starp bēgšanas ātrumu un orbitālo ātrumu?
• Bēgšanas ātrums ir ātrums, kas nepieciešams, lai izkļūtu no virsmas.
• Orbītas ātrums ir ātrums, kas nepieciešams objekta uzturēšanai orbītā.
• Abi šie lielumi nav atkarīgi no kustīgā objekta.
• Bēgšanas ātrums samazināsies, kad objekts sasniedz bezgalību, un bezgalībā ātrums būs nulle.
• Orbītas ātrums visā orbītā paliek nemainīgs. Orbitālās ātrums maina virzienu.
