Πώς υπολογίζετε την επιτάχυνση στο διάστημα;
Κατανόηση της επιτάχυνσης στο διάστημα
* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Η θεμελιώδη αρχή είναι ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα: f =ma
* f: Καθαρή δύναμη που δρουν σε ένα αντικείμενο (μετρούμενη σε Newton, n)
* m: Μάζα του αντικειμένου (μετρούμενη σε χιλιόγραμμα, kg)
* a: Επιτάχυνση του αντικειμένου (μετρούμενη σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο, m/s²)
* Βασικές διαφορές στο διάστημα:
* Δεν υπάρχει αντίσταση αέρα: Σε ένα κενό, τα αντικείμενα δεν συναντούν τριβή αέρα, καθιστώντας την επιτάχυνση πιο συνεπή και διαρκή.
* Η επιρροή της βαρύτητας: Η βαρύτητα εξακολουθεί να υπάρχει στο διάστημα, αλλά η δύναμή της εξαρτάται από την απόσταση από τα ουράνια σώματα.
* ώθηση: Οι ρουκέτες και το διαστημικό σκάφος χρησιμοποιούν την ώθηση (δύναμη) για να επιταχύνουν.
Υπολογισμός επιτάχυνσης στο διάστημα
1. Προσδιορίστε τις δυνάμεις:
* βαρύτητα:
* Υπολογίστε τη βαρυτική δύναμη χρησιμοποιώντας το νόμο της καθολικής βαρύτητας του Νεύτωνα: f =g (m1m2)/r²
* G:Σταραχή βαρύτητας (6.674 × 10⁻⁻ Nρόπας/kg²)
* M1:Μάζα του αντικειμένου
* M2:Μάζα του ουράνιου σώματος (π.χ. γη, ήλιος κ.λπ.)
* R:Απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο αντικειμένων
* ώθηση:
* Μετρήστε τη δύναμη που παράγεται από τους κινητήρες του διαστημικού σκάφους.
* Άλλες δυνάμεις: Εξετάστε οποιεσδήποτε άλλες δυνάμεις, όπως η ατμοσφαιρική οπισθέλκουσα (εάν είναι σχετική), η ηλιακή πίεση του ανέμου, κλπ.
2. καθαρή δύναμη: Προσθέστε όλες τις δυνάμεις που ενεργούν στο αντικείμενο, λαμβάνοντας υπόψη τις οδηγίες τους (φορείς).
3. Υπολογίστε την επιτάχυνση:
* a =f/m
* F:Καθαρή δύναμη που υπολογίστηκε παραπάνω
* Μ:Μάζα του αντικειμένου
Παράδειγμα:ένας πυραύλος σε βαθύ χώρο
* παραδοχές:
* Μάζα πυραύλων:10.000 κιλά
* Ώθηση κινητήρα:100.000 n
* Δεν υπάρχει σημαντική βαρυτική επιρροή από τα κοντινά αντικείμενα
* Υπολογισμοί:
* f =100.000 n
* a =f/m =100.000 n/10.000 kg =10 m/s2
Σημαντικές εκτιμήσεις
* Ποσότητες διάνυσμα: Θυμηθείτε ότι η δύναμη και η επιτάχυνση είναι ποσότητες φορέα, που σημαίνει ότι έχουν τόσο μέγεθος όσο και κατεύθυνση. Φροντίστε να υπολογίσετε σωστά τις οδηγίες.
* Αλλαγή μάζας: Για τους πυραύλους που καίγονται καύσιμα, η μάζα μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό επηρεάζει τους υπολογισμούς επιτάχυνσης.
* Orbital Motion: Σε σενάρια τροχιακών σεναρίων, η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας αναγκάζει το διαστημικό σκάφος να αλλάζει συνεχώς την κατεύθυνση, διατηρώντας μια κυκλική ή ελλειπτική διαδρομή.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε ένα συγκεκριμένο σενάριο ή να έχετε άλλες ερωτήσεις.
