Escape Velocity
Γιατί μια μπάλα δεν περνάει από την ατμόσφαιρα και στο διάστημα όταν την πετάτε στον αέρα; Αυτό οφείλεται στη βαρυτική δύναμη που το τραβά προς τα κάτω. Λοιπόν, πώς ένας πύραυλος πηγαίνει στο διάστημα; Μπορεί να πετάξει στο διάστημα αφού κινείται με τόσο μεγάλη ταχύτητα. Αυτό αναφέρεται ως ταχύτητα διαφυγής. Η ταχύτητα διαφυγής των ουράνιων σωμάτων όπως οι πλανήτες και οι φυσικοί δορυφόροι τους (το φεγγάρι για εμάς) είναι η χαμηλότερη ταχύτητα που πρέπει να επιτύχει ένα αντικείμενο για να φύγει από τη βαρυτική σφαίρα επιρροής του ουράνιου σώματος (έλξη, ώθηση ή έλξη). Το σύνολο της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας και της κινητικής ενέργειας του συστήματος θα είναι ίσο με μηδέν σε αυτή την ταχύτητα.
Τι είναι το Escape Velocity;
Στην αστρονομία και την διαστημική έρευνα, η ταχύτητα διαφυγής είναι η ταχύτητα που απαιτείται για να διαφύγει ένα σώμα από ένα βαρυτικό κέντρο έλξης χωρίς πρόσθετη επιτάχυνση. Η ταχύτητα διαφυγής μειώνεται με το ύψος και ισούται με την τετραγωνική ρίζα της διπλάσιας της ταχύτητας που απαιτείται για τη διατήρηση μιας κυκλικής τροχιάς στο ίδιο ύψος. Εάν η αντίσταση του αέρα αγνοούνταν στην επιφάνεια της Γης, η ταχύτητα διαφυγής θα ήταν περίπου 11,2 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Στην επιφάνειά του, η ταχύτητα διαφυγής από τη λιγότερο μαζική Σελήνη είναι περίπου 2,4 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Ένας πλανήτης (ή δορυφόρος) δεν μπορεί να διατηρήσει μια ατμόσφαιρα για πολύ εάν η ταχύτητα διαφυγής του είναι κοντά στη μέση ταχύτητα των μορίων αερίου που απαρτίζουν την ατμόσφαιρα.
Για παράδειγμα, εάν ένα διαστημόπλοιο διαφύγει από την επιφάνεια της γης, πρέπει να ταξιδέψει με ταχύτητα 7 μιλίων ανά δευτερόλεπτο ή περίπου 25.000 μίλια την ώρα, χωρίς ποτέ να πέσει στην επιφάνεια της γης.
Εξίσωση ταχύτητας διαφυγής
Η εξίσωση της ταχύτητας διαφυγής υπολογίζεται εξισώνοντας την κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου με μάζα m και κινείται με ταχύτητα v με τη βαρυτική δυναμική ενέργεια του ίδιου αντικειμένου.
Όπου, G =σταθερά βαρύτητας, M =μάζα του αντικειμένου που διαφεύγει, r =απόσταση από το κέντρο μάζας
Ταχύτητα διαφυγής της γης
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας, g =9,8 m/s
Ακτίνα της γης, R =6,4×10m
Η ταχύτητα διαφυγής της γης, ve =11,2 km/s
Στην επιφάνεια, η ταχύτητα διαφυγής της γης είναι περίπου 11,2 km/s. Αυτό δείχνει ότι για να ξεφύγει από τη βαρύτητα της Γης και να πάει στο άπειρο διάστημα, η αρχική ταχύτητα ενός αντικειμένου πρέπει να είναι τουλάχιστον 11,2 km/s.
Η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη ενός πλανήτη αναφέρεται ως ταχύτητα διαφυγής.
Για παράδειγμα, αν πάρουμε τη γη ως ένα μεγάλο σώμα, η ταχύτητα διαφυγής είναι η ελάχιστη ταχύτητα που πρέπει να επιτύχει ένα αντικείμενο για να ξεπεράσει το βαρυτικό πεδίο της γης και να πετάξει στο άπειρο χωρίς να πέσει πίσω.
Αυτό καθορίζεται από την απόσταση του αντικειμένου από το μεγάλο σώμα καθώς και από τη μάζα του μεγάλου σώματος. Θα είναι υψηλότερο εάν η μάζα είναι μεγαλύτερη. Ομοίως, όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ταχύτητα διαφυγής.
Escape Velocity of Moon
Πλανήτες με μεγαλύτερη μάζα είναι πιο δύσκολο να ξεφύγουν από πλανήτες με μικρότερη μάζα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο μεγαλύτερη μάζα έχει ένας πλανήτης, τόσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική του έλξη. Όταν βλέπετε εικόνες αστροναυτών που πηδούν στη Σελήνη, φαίνεται απλό. Αυτό οφείλεται στη σημαντικά χαμηλότερη μάζα της Σελήνης (και επομένως στη βαρύτητα) από τη γήινη μάζα. Τώρα, ας βάλουμε μερικές τιμές για να υπολογίσουμε την ταχύτητα διαφυγής από την επιφάνεια της Γης. Χρησιμοποιούμε τη μάζα της Σελήνης, που είναι 1,74×10 kg, ως M.
Επειδή υπολογίζουμε την ταχύτητα διαφυγής από την επιφάνεια της Σελήνης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακτίνα της Σελήνης, η οποία είναι 1,74×10 m, όπως.
Μετά τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας τον τύπο της ταχύτητας διαφυγής, η ταχύτητα διαφυγής της Σελήνης είναι =1,68×10 m/sec
Συμπέρασμα
Η αόρατη δύναμη εφαρμόζεται από τη γη σε κάθε αντικείμενο που βρίσκεται στη γη και αυτή η δύναμη είναι γνωστή ως δύναμη βαρύτητας. Αλλά σε περίπτωση που κάποιο αντικείμενο πρέπει να ταξιδέψει στο διάστημα, τότε θα πρέπει να ταξιδέψει με την ταχύτητα με την οποία αυτό μπορεί να φύγει από την ατμόσφαιρα της γης. Επιπλέον, αυτό ισχύει και για άλλους πλανήτες όπως ο Δίας, ο υδράργυρος κ.λπ. και στη σελήνη επίσης. Αν και σε αυτό το άρθρο θα γνωρίζετε επίσης για την εξίσωση της ταχύτητας διαφυγής και χρησιμοποιώντας αυτήν την εξίσωση μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα διαφυγής οποιουδήποτε άλλου πλανήτη. Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο είναι χρήσιμο για εσάς.
