ይህ ትምህርት በ Local Solar System ፋውንዴሽን ቡድን አባል ተዘጋጅቷል እናም በባለሙያ ተመራማሪ ሊሻሻል ይችላል። በዚህ ጉዳይ ላይ የተሰማራ ነዎት?
የኒውተን ጦር
ሙሉ ገጽን ክፈትይህ ምንድን ነው? ኒውተን በከፍተኛ ተራራ ላይ የጦር መሣሪያን አስበዋል። እግርን በፍጥነት አትጫወትም፤ ከዚያም ወደታች ይወርዳል። በፍጥነት አትጫወትም፤ ከዚያም ምድር ከታችዋ እንደምትወድቅ ሁሉ በፍጥነት ትዞራለች። ስለዚህ እሱ አይወረድም። ይህ የዙሪያ ጉዞ ነው ፡፡
እንዴት እንደሚጠቀሙት: የጀምር ፍጥነትን በስላይደር ወይም በፍጥነት ቁልፍ ይጫኑ፣ ከዚያም እሳትን ጠቅ ያድርጉ። ቀደምት ፎቶዎች በስክሪኑ ላይ ይቀራረቡ ዘንድ ሊወዳደሩ ይችላሉ።
ይህ ምን ያህል ፈጣን ነው?
- ፎቶ
- የጄት አውሮፕላን፣ በግምት 900 ኪሜ/ሰ (0.25 ኪሜ/ሰ)
- የጦር መሣሪያ ብልጭታ፣ በግምት 1 ኪሜ/ሰ
- የኦፕቲካል ፍጥነት
- የፍጥነት ማስተካከያ
የቀን መቁጠሪያውን አሳይ
ይህንን ይሞክሩ
- ጠቅ ያድርጉ "ጄት አውሮፕላን" እና አቃጥል, ከዚያም "የጦር መሣሪያ ብልጭታ" እና አቃጥል.ማስታወሻ፦ ሁለቱም በአንድ ጊዜ ወደ ታች ይወርዳሉ. በጣም ፈጣን የዕለት ተዕለት ነገሮችም እንኳን ለዙሪያው ለመዞር ፈጣን አይደሉም
- ጠቅ ያድርጉ "የአውሮፕላን ፍጥነት" እና መታማስታወሻ፦ እግር በሙሉ መንገድ ይዞራል ወደ ጦር መሣሪያው ይመለሳል. ሁልጊዜም ይወርዳል ግን ምድርን አያገኝም. ይህ የዓለም አቀፍ ስፔስ ጣቢያን እንዴት እንደሚቆይ ነው
- መተላለፊያማስታወሻ፦ ቀስ በቀስ: ወደ ታች ይዞራል እና የዙሪያውን መንገድ ክፍል ያቆማል። ፈጣን: ድራይቭው ወደ ረጅም ኦቫል ይዘረጋል ይህም ወደ ውጭ ይወጣል እና ይመለሳል
- "የመውጣት ፍጥነት"ን ጠቅ አድርግ እና አቃጥል፣ ከዚያም ጨረቃን ወደ ጨረቃ ይለውጡ።ማስታወሻ፦ በፍለጋ ፍጥነት ላይ እግር ይወጣል እና ወደኋላ አይመለስም. በጨረቃ ላይ, ከደካማ ግራቪቲ ጋር, የዙሪያው ፍጥነት 1.6 ኪሜ / ሰ ብቻ ነው.
ከኋላዋ ያሉት ሀሳቦች
ለምን የዙሪያው እግር ወደታች አይወድቅም?
በየጊዜው ይወድቃል። የጨረቃን መሠረት በእያንዳንዱ 8 ኪሎሜትር የሚጓዝህ ጊዜ ወደታች በ5 ሜትር ይጎተታል፡፡ የተጣለ ነገርም በመጀመሪያ ሰከንድ ውስጥ በ5 ሜትር ይወርዳል፡፡ ስለዚህ በአንድ ሰከንድ በ8 ኪሎሜትር ፍጥነት ወደ ጎን የሚንቀሳቀስ እግር በሁለተኛ ሰከንድ በ5 ሜትር ይወርዳል፡፡ ምድር ደግሞ በ5 ሜትር ይወርዳል፡፡ ከዛ በላይ ግን አይወድቅም።
ለምን እንደዚህ ያለ ከፍተኛ ተራራ?
በምድር ላይ የዚህ ተራራ ከፍታ 510 ኪሎ ሜትር (ከምድር ረዲየስ 8%) ነው፣ ከዓለም አቀፍ ስፔስ ጣቢያው ከፍታ (400 ኪ.ሜ) በላይ ነው። ስለዚህም እግር ከሃይድሮጂን ጋዝ ጋር ሲነፃፀር በጣም ዝቅተኛ ነው። በአየር ውስጥ መጓዝ እግርን ያቆማል እናም የኦቢት ፍጥነት ከመድረሱ በፊት ብዙ ጊዜ ያሞቃል ፡፡ ይህ እውነተኛ ሮኬቶች ከአየር ውጭ ለመውጣት እና ከዚያ ወደ ጎን ለማሽከርከር ምክንያት ነው ፡፡
ምንጮች: የፕላኔት ክብደት እና መጠን ከ NASA/JPL (bodies.json) ነው; መንገዶች ትክክለኛ ሁለት-አካል ዙሪያዎች ናቸው. የዕለት ተዕለት ፍጥነቶች የተለመዱ ቅርጽ ያላቸው ቁጥሮች ናቸው: የጄት አውሮፕላኖች በ 900 ኪሜ / ሰዓት ውስጥ ይጓዛሉ፣ እና የጦር መሣሪያዎች ብሬኮችን በ 0.7 እስከ 1.2 ኪሜ / ሰከንድ መካከል ይተውታል፣ ለፍጥነት አንድ 1 ኪሜ / ሰከንድ ያህል ነው.
የእያንዳንዱን ነገር በሌላው ላይ የሚያደርገው ጫና። የጨረቃ ግፊት ሁሉንም ወደ መሀል ይጎትታል። ስለዚህ ነገሮች ይወድቃሉ፡፡
መዝገበ ቃላት →የአንድ ነገር መንገድ በምድር ወይም በከዋክብት ዙሪያ ሲወርድ ያለመነካካቱ፣ ምክንያቱም በፍጥነት ወደ ጎን እየሄደ ነው
መዝገበ ቃላት →በተሰጠው ከፍታ ላይ ያለመግባት ወይም ያለመውጣት የፕላኔቱን ማዕዘን ለመዞር ከጎን ወደ ጎን መሄድ ያለብዎት ፍጥነት ነው። ከምድር አየር በላይ በቅርቡ ይህ 7.8 ኪሜ/ሰ ነው ፡፡
መዝገበ ቃላት →የጨረቃን ዙሪያ ለመዞር የሚያስፈልገው ፍጥነት፣ ወደኋላ የማይመለስበት። ከምድር ወለል ላይ ይህ 11.2 ኪ.ሜ/ሰ ነው፣ አየር ሳይጨምር።
መዝገበ ቃላት →አየር የሚንቀሳቀስ ነገርን በመጫን ያቆማል ይህ መሣሪያ ይተውታል፤ እውነተኛ የጦር መሳሪያ በፍጥነት ሲነደድ በአየር ይቆማል እና ይቃጠላል
የዳታ ሰሌዳ (የጽሑፍ አማራጭ)
ከዝቅተኛው የዙሪያ ፍጥነት: ወደኋላ ይወርዳል. በዙሪያው እና በመውጣት ፍጥነት መካከል: ይዞራል። በወጥቶ የመውጣት ፍጥነት ወይም ከዚያ በላይ: ለዘላለም ይወጣል
| ጨረቃ | የቀን መቁጠሪያው ቀለም | የፍጥነት መቀየሪያ |
|---|---|---|
| መሬት | 7.61 ኪሜ/ሰከ | 10.8 ኪሜ/ሰከ |
| ጨረቃ | 1.62 ኪሜ/ሰከ | 2.29 ኪሜ/ሰከ |
| ማርስ | 3.42 ኪሜ/ሰከ | 4.84 ኪሜ/ሰከ |
የዛፍን ፍሬ ወደ ምድር የሚጎትተው ኃይል ጨረቃን በዙሪያው እና ፕላኔቶችን በፀሐይ ዙሪያ የሚያቆመው ኃይል አንድ ነው ፡፡ የሳይክል ኒውተን ታላቅ ሀሳብ አንድ ህግ ሁሉንም ነገር ያብራራል የሚል ነበር እዚህ ላይ ጦሩን ትጥላለህና ለምን እንደሆነም ታገኛለህ።

ጨረቃ ሁልጊዜ ወደ ምድር እየወረደ ነው ገና አልተገለጸም፤
ተመልከት
ኳስ ይውጣና ይወርዳል ወደ ጎን ተውት እናም አሁንም ይወርዳል ፣ ግን በጣም ሩቅ ነው ፡፡ አይዛክ ኒውተን ቀላል ጥያቄ ጠየቀ: ምን ከሆነ * በእርግጥ * ፈጣን ብትወድቅ?
በማይቻል ከፍታ ላይ፣ ከሰማይ በላይ የጦር መሣሪያን አስቡት፡፡ ጦር መሣሪያን በፍጥነት አቃጥል፤ ወደታች ይዞራልና ምድርን ያገኛል። ከፍ አድርገህ አትጥለውም፤ ከርቀት ይወርዳል፤ ምድር ረዣዥም ስለመሆኗ፣ ምድር ከኳሱ በታች ትዞራለች። በቂ ፍጥነት ሲኖረው፣ ምድር እንደ ኳሱ የሚወርድበትን ፍጥነት ያህል ይዞራል። ኳሱ ይወርዳል ግን አይወርድም በአውሮፕላን ላይ ነው
ከላይ ካለው ጦር ጋር ተሞክሮው ቀስ በቀስ ይጀምሩ፣ ከዚያም ፈጣን ይሁኑ:
- በጣም ዝቅተኛ: ወደኋላ ይመለሳል (ቀይ)
- በቃ: በሙሉ መንገድ ወደ ዙሪያው ይሄዳል (አረንጓዴ)
- በጣም ፈጣን: ይወጣል እና ወደኋላ አይመለስም (ዳግማዊ)
ይህም ለምን አየር መንገዶች ይሽከረከራሉ? እነርሱ ከግጭት ውጪ አይደሉም. እነርሱና ራሳቸውም በአንድነት በምድር ላይ እየወጡ ናቸው፡፡
ተረድቻለሁ
የኒውተን ዓለም አቀፍ ግፊት ህግ እንደሚለው ሁሉንም ክብደት በሁሉም ሌላ ክብደት ላይ ይጎትታል:
ፊደል(ሎች)
- F ኃይል ነው, M እና m ሁለት ክብደቶች ናቸው, r ከሚባሉት መካከል ያለው ርቀት.
- G የግራፊቲን ቋሚ ነው: 6.674 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻².
ሁለት ሀሳቦችን ያካተተ ነው:
- ከባድ ነገሮች የበለጠ ይጎትታሉ. ክብደቱን አርባ ያህል፣ ኃይሉን አርባ ያህል።
- ርቀት በፍጥነት ያዳክማል. ርቀቱን አደጋግሞ ከጨመረ ኃይሉ ወደ አራተኛው ይወርዳል። ይህ የተቃራኒ-ስኩዌር ህግ ነው.
በፕላኔት ዙሪያ፣ የሚወድቅ ነገር ሁሉ አሽከርካሪው g = GM / r² ነው ለምድርም ይህ በምድር ላይ 9.8 m/s² ያህል ይሰጣል በዓለም አቀፍ የባሕር ዳርቻ ጣቢያ (420 ኪ.ሜ) ላይ r 7% ብቻ ነው ፣ ስለዚህ ግፊት አሁንም እንደ 88% ያህል ጠንካራ ነው ፡፡
ለዘጠኝ ማዕዘን ቅርጽ፣ ግፊት መንገድን ለመዞር የሚያስፈልገውን መሳብ ማቅረብ አለበት፦
v_circular = √(GM / r)
ከምድር ወለል በላይ ይህ በግምት 7.9 ኪሎሜትር / ሰ ነው. ከጦር መሳሪያ ነፋስ የበለጠ ፈጣን: በግምት 28,000 ኪሎሜትር / ሰዓት.
ሠራተኛ
በተግባር ግን ጂ እና ኤን ከሌላው የተለየ ጥቅም ላይ አይውሉም። የዚህ ውጤት μ = GM, gravitational parameter, በቀጥታ እና በጣም የበለጠ ትክክለኛነት ከጨረቃዎች እና ከውሃ ማቀዝቀዣዎች እንቅስቃሴ ጋር ይወሰናል. ለምድርም μ = 398,600.4355 ኪሎሜትር ሴኮንድ² ሲሆን በቢሊዮን ውስጥ ጥቂት ክፍሎች ብቻ የሚታወቁ ሲሆን G ደግሞ በሚሊዮን ውስጥ 22 ክፍሎች ብቻ የሚታወቁ ናቸው (CODATA 2018)። በታቦቶች ውስጥ የተጠቀሰው የጨረቃ ክብደት በእውነቱ μ በ G የተከፋፈለ ነው ፣ እናም የ G ን አለመረጋጋት ይወርሳል ፡፡
የካኖን መሣሪያው ለሁለቱ አካላት ችግር ትክክለኛ የሆነውን እንቅስቃሴ ይፈታል አግድም
r(ν) = p / (1 + e cos ν), p = h² / μ, e = |p / r₀ − 1|
ፊደል(ሎች) v ከዙሪያው ፍጥነት በታች ከሆነ፣ የጀርባው ነጥብ አፖፕሲስ ነውና መንገድ ወደ ውስጥ ይወርዳል፤ ከወለሉ በታችም ቢወድቅ፣ ኳሱ ምድርን ያገኛል። በ√(μ/r₀) ላይ ዙሪያው ዙር ነው (e = 0). በ√(2μ/r₀) ላይ ፐራቦላ (e=1) ይኾናል እናም ኳሱ ይወጣል፡፡
የኒውተን ህግ ለምን እንደዚህ ያለ አስደናቂ የሆነ ከፍተኛ የሆነ የመሳሪያውን ተራራ እንደሚያሳየውም ያብራራል: በእውነቱ አየር ማንኛውንም ካኖንቦል ከኦቢትሪ ፍጥነት በፊት ብዙ ጊዜ ይቆይ ነበር, ይህም ሮኬቶች ወደ ጎን ከመሄድዎ በፊት በአካባቢው ውስጥ ከሚገኙት በላይ እንዲወጡ የሚያደርጋቸው ምክንያት ነው.
ይሞክሩት
በምድር ላይ ያንተን የዞን አቀማመጥ የሚፈጥር በጣም ዝቅተኛውን የመነሻ ፍጥነት ፈልግ። ከዚያ ወደ ጨረቃና ወደ ማርስ ተለውጠው። መልሱ ለምን የተለየ ነው? ከቁጥሮች ጋር በማወዳደር ይመልከቱ።
በትምህርት ቤት ውስጥም ሆነ በቤት ውስጥ መማር በጣም አስደሳች ነው.
የፍለጋ ውጤት
3 ፈጣን ጥያቄዎች. ትክክል እንደሆንክ ለማየት መልስ ይምረጡ።
-
የሁለቱን ነገሮች ርቀት አሃዝ ከጨመረ፣ በሁለቱ መካከል ያለውን ግፊት የሚፈጥር ኃይል ይቀንሳል፦
- A ሁለት ጊዜ ጠንካራ
- B አሃዝ
- C አራት
- D ያልተሻሻለ
መልሱን አሳይ
C. አራት ግራቪቲ የቀየረ-ስኩዌር ህግ ይከተላል: 1/2² = 1/4.
-
የአለም አቀፍ የውስጥ ስፔስ ጣቢያ ላይ ያሉት ተሳፋሪዎች የሚነዱት ለዚህ ነው፡
- A በውስጡ ምንም ግራጫ የለም
- B እነርሱ በምድር ዙሪያ በመስመሩ ጋር ይወርዳሉ
- C የቀን መቁጠሪያ አሳይ
- D ጨረቃ ይከተላቸዋል
መልሱን አሳይ
B. እነርሱ በምድር ዙሪያ በመስመሩ ጋር ይወርዳሉ በሥፍራው ከፍታ ላይ ግፊት አሁንም ከውጭው መጠን 90% ነው.
-
የዙሪያው ዞን ፍጥነት ከምድር ላይ ብቻ ነው (አየር ሳይጨምር)?
- A 0.8 ኪሜ/ሰ
- B 7.9 ኪሜ/ሰ
- C 11.2 ኪሜ/ሰ
- D 30 ኪሜ/ሰ
መልሱን አሳይ
B. 7.9 ኪሜ/ሰ v = √(GM/r) = √(398,600 / 6,371) ≈ 7.9 ኪ.ሜ/ሰ. 11.2 ኪሜ/ሰ ነው የፍለጋው ፍጥነት
ይህ ክፍል
ምንጭ
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 3: Gravity and Mechanics
- I. Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), Book III; the cannon thought experiment is in 'A Treatise of the System of the World' (1728)
- CODATA 2018 value of the Newtonian constant of gravitation (NIST)
- JPL SSD: astrodynamic parameters (GM values)
- NASA NSSDCA Planetary Fact Sheet
ይህ ክፍል የሊሴንስ አለው CC BY-SA 4.0.