Πόση ώθηση απαιτείται για να ξεφύγει από τη βαρύτητα των γη, αν κάτι ζυγίζει 1520;

Δεν μπορείτε να καθορίσετε την ώθηση που απαιτείται για να ξεφύγετε από τη βαρύτητα της Γης με μόνο το βάρος του αντικειμένου. Εδώ είναι γιατί:

* Βάρος έναντι μάζας: Το βάρος είναι η δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί στη μάζα ενός αντικειμένου. Η μάζα είναι η ποσότητα της ύλης σε ένα αντικείμενο. Χρειαζόμαστε τη μάζα, όχι το βάρος, για να υπολογίσουμε την ώθηση.

* ταχύτητα διαφυγής: Για να ξεφύγουν από τη βαρύτητα της Γης, ένα αντικείμενο πρέπει να φτάσει σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα που ονομάζεται ταχύτητα διαφυγής. Αυτό είναι περίπου 11,2 km/s (25.000 mph) στην επιφάνεια της Γης.

* ώθηση και επιτάχυνση: Η ώθηση είναι μια δύναμη που ωθεί ένα αντικείμενο προς τα εμπρός. Η ποσότητα της ώθησης που απαιτείται εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου και την επιτάχυνση που απαιτείται για την επίτευξη της ταχύτητας διαφυγής.

Εδώ είναι πώς να προσεγγίσετε αυτό το πρόβλημα:

1. Βρείτε τη μάζα:

* Εάν γνωρίζετε ότι το βάρος (1520) βρίσκεται σε Newton (n), τότε μπορείτε να υπολογίσετε τη μάζα χρησιμοποιώντας τον τύπο:

* Μάζα (m) =βάρος (w) / επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g)

* Υποθέτοντας G =9,8 m/s2, τότε η μάζα θα ήταν περίπου 155 kg.

2. Υπολογίστε την απαιτούμενη επιτάχυνση:

* Πρέπει να καταλάβετε πόσο γρήγορα πρέπει να επιταχύνετε το αντικείμενο για να φτάσετε στην ταχύτητα διαφυγής. Αυτό εξαρτάται από το χρονικό πλαίσιο που έχετε για την εκτόξευση. Η μεγαλύτερη χρονική περίοδος απαιτεί λιγότερη επιτάχυνση.

3. Υπολογίστε την ώθηση:

* Μόλις γνωρίζετε τη μάζα και την επιθυμητή επιτάχυνση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον δεύτερο νόμο κίνησης του Νεύτωνα:

* Ώθηση (f) =μάζα (m) * επιτάχυνση (α)

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να φτάσετε στην ταχύτητα διαφυγής σε 10 λεπτά (600 δευτερόλεπτα).

1. Επιτάχυνση:

* Θα χρειαστείτε μια μέση επιτάχυνση περίπου 0,187 m/s2. (Υπολογίστε αυτό διαιρώντας την ταχύτητα διαφυγής από τον χρόνο:11.200 m/s/600 s =18.67 m/s² και στη συνέχεια διαιρέστε κατά 100 για να μετατραπεί σε km/h)

2. ώθηση:

* Ώθηση =155 kg * 0.187 m/s² =29.01 Newtons

Σημαντική σημείωση: Αυτός είναι ένας απλοποιημένος υπολογισμός. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την απαιτούμενη ώθηση, συμπεριλαμβανομένης της αντίστασης στον αέρα, της κατανάλωσης καυσίμου και του σχεδιασμού του πυραύλου.