Bu dərs Local Solar System Foundation komandasının üzvü tərəfindən hazırlanmışdır və ixtisaslı bir təhlilçi tərəfindən yaxşılaşdırıla bilər. Bu mövzuda bacarıqlıdırsınız?
Newton's Cannon
Bütün səhifəni açBu nədir? Isaac Newton dağın üstündə o qədər hündür bir top təsəvvür etmişdi ki, havadan çıxır. Topu yavaşca at və o geri düşər. Topu kifayət qədər sürətlə at və yer onun altından düşdüyünə qədər eğriləşir, buna görə də heç vaxt enmir. Bu orbitdir.
Onu necə istifadə etmək olar: Göstərmə sürətini sürücü və ya sürət düyməsi ilə təyin edin, sonra da Fire düyməsini basın. Əvvəlki atışlar ekranda qalır ki, onları müqayisə edə biləsiniz.
Bu nə qədər tezdir?
- Sənin vuruşun
- Jet aviaşirkəti, təxminən 900 km/s (0.25 km/s)
- 1 km/s sürətlə atılan güllə
- Orbital sürəti
- Sür'ət
Dağ real dağlardan daha yüksək çəkilir, buna görə də onu görmək olar. Hava müqaviməti nəzərə alınmır.
Bunu sına
- "Jet airliner" düyməsini basıb atəş aç, sonra "Rifle bullet" düyməsini basıb atəş aç.Xəbərdarlıq: Hər ikisi də bir anda aşağıya düşür. Hətta çox sürətli hər gün şeyləri orbitə qədər sürətli deyillər.
- "Orbital sürəti" düyməsini bas və atəş aç.Xəbərdarlıq: Top ətrafında fırlanır və topyaraya qayıdır. Top hər zaman aşağı düşür, lakin yerə dəymir. Beynəlxalq Kosmik Stansiya bu şəkildə yuxarı qalxır.
- Orbital sürətindən bir az yavaş atəş, sonra bir az daha sürətli.Xəbərdarlıq: Yavaş: aşağıya bükülür və bir hissəsini ətrafa enir. Tez: dairənin uzun oval formasına bənzər, çox uzağa səpələnir və geri gəlir.
- "Escape speed" düyməsini basın və atəş aç, sonra planeti aya çevirin.Xəbərdarlıq: Qaçış sürətində top gedir və heç vaxt geri qayıtmaz. Ayda, zəif çəkisi ilə orbit sürəti yalnız 1.6 km/s-dir.
Bu fikirlərin arxasında
Niyə orbitdə olan top aşağı düşmür?
Yer səthi hər 8 kilometrdə təxminən 5 metr aşağıya bükülür və düşən hər şey ilk saniyədə təxminən 5 metr aşağıya düşür. Beləliklə, saniyədə təxminən 8 kilometr sürətlə yan tərəfə hərəkət edən top hər saniyədə təxminən 5 metr aşağıya düşür, yer isə 5 metr aşağıya enir. Top heç vaxt yerə yaxınlaşmır.
Niyə bu qədər yüksək dağ?
Yerdə buradakı dağ 510 km hündürlükdədir (Yerin radiusunun 8% -i), Beynəlxalq Kosmik Stansiyanın uçuşundan daha yüksəkdir (təxminən 400 km), buna görə də top havadan çox aşağıda başlayır. Havada, çəkilmə topu orbit sürətinə çatmadan əvvəl yavaşladır və istiləşdirir. Bu səbəbdən əsl raketlər havadan əvvəlcə qalxır və sonra yanal sürətlənir.
Mənbə: planet kütlələri və ölçüləri NASA/JPL (bodies.json)-dan; yolları dəqiq iki cisim orbitləridir. Hər gün sürətləri tipiki düz ədəddir: jet təyyarələri təxminən 900 km/s sürətlə uçur, və tüfəng mərmiləri 0.7 ilə 1.2 km/s arasında, sürətli birində isə təxminən 1 km/s sürətlə buraxılırlar.
Hər bir cismin digərinə olan çəkisi. Yer kürəsinin kütləçəkmə qüvvəsi hər şeyi mərkəzinə doğru çəkir, bu səbəbdən də hər şey düşür.
Lüğətdə daha çox →Bir planet və ya ulduz ətrafında fırlanan, lakin ona toxunmayan bir şeyin yolu. Çünki o, çox sürətlə yan tərəfə hərəkət edir.
Lüğətdə daha çox →Göstərilən hündürlükdə bir planeti ətrafında fırlatmaq üçün yan tərəfə getməli olduğunuz sürət. Yer kürəsinin havasının üstündə bu sürət təxminən 7,8 km/s-dir.
Lüğətdə daha çox →Planeti heç vaxt geriyə düşmədən, sonsuza qədər tərk etmək üçün lazım olan sürət. Yer səthindən bu təxminən 11.2 km/s-dir, havanı nəzərə almır.
Lüğətdə daha çox →Hava hərəkət edən bir cismi sıxır və onu yavaşladır. Bu alət bunu nəzərə almaz; bu qədər sürətlə atılan əsl top topu hava tərəfindən dayandırılaraq yandırılır.
Məlumat cədvəli (mətn alternativi)
Döngü sürətindən yavaş: geriyə düşür. Döngü və qaçış sürəti arasında: orbit edir. Qaçış sürətində və ya ondan yuxarı: sonsuza qədər gedir.
| Planet | Dəyirmi orbit sürəti | Buradan qaçış sürəti |
|---|---|---|
| Yer | 7,61 km/san | 10,8 km/san |
| Ay | 1,62 km/san | 2,29 km/san |
| Mars | 3,42 km/san | 4,84 km/san |
Topu yuxarı at və o geri gəlir. Əgər onu çox güclə atsan, heç vaxt belə olmur. Yerdə bu sürət saniyədə 11,2 kilometrdir və buna çatmaq raketlərin belə böyük olmasına səbəb olur.
Yeri gəlmişkən, bu əsər heç vaxt çap olunmayıb.
Bax
Topu yuxarı at və o aşağıya qayıdacaq. Daha tez at, geri düşməzdən əvvəl daha da yüksələcək. O qədər sürətli bir sürət varmı ki, heç vaxt geri qayıtmır?
Bəli. Bu, escape velocity (və ya escape velocity) adlanır. Ən azı bu qədər sürətlə get, heç nə səni yavaşlatmasın və çəkisi səni geri çəkməsin.
| Dünya | Üst səthdən qaçma sürəti |
|---|---|
| Ay | 2.4 km/s |
| Mars | 5.0 km/s |
| Yer | 11.2 km/s |
| Yupiter | 59.5 km/s |
| Günəş | 617.6 km/s |
The Moon’s escape speed is less than a quarter of Earth’s. Bu səbəbdən Ay planeti, kosmosa bir şeylər göndərmək üçün faydalı yer ola bilər.
Ayda bir dəfə, ay tutulmalarında istifadə olunur. Oxunuşda göstərilən qaçış sürətindən aşağı və yuxarı sürətlərə sına.
Anla
Bu zaman vücudun kinetik enerjisi gravitasiya “çuxuru”ndan tamamilə çıxmaq üçün kifayət qədər olur. Kinetik enerji sonsuzluğa çatmaq üçün lazım olan enerjiyə bərabərdir:
½ v² = μ / r ⇒ v_escape = √(2μ / r)
Dövrəvi sürətlə müqayisə edin √(μ/r): qaçış sürəti həmişə √2 ≈ 1.414 dəfə eyni məsafədəki dövri sürətdir.
İki vacib fakt:
- Bu kütlənizdən asılı deyil. Bir daş və bir kosmik gəminin eyni sürətə ehtiyacı var. (Kosmik gəmiyə çox daha çox energiya lazımdır, əlbəttə.)
- Bu, nə vaxt başladığınıza bağlıdır. Daha uzaqda, r daha böyükdür və qaçmaq daha asandır. Yer orbitinin hündürlüyündən, Dünyanın qaçış sürəti yalnız 4.3 km/s-dir.
Raketlər heç vaxt 11,2 km/s-ə qədər yerdən atəş açmırlar. Onlar da öz növbəsində, motorların hərəkətini tənzimləyirlər. Escape speed, cannonball kimi güclü olmayan bir obyekt üçün lazım olan sürətdir.
Başlanğıc
Özəl orbital enerjisi ε = v²/2 − μ/r, qaçış ε ≥ 0 deməkdir. Əgər ε = 0 olarsa, onda yol paraboladır və sürət sonsuzluqda sıfıra doğru gedir. Bundan daha sürətli, yol hiperboladır və cismin geridə qalan sürəti çox uzaqda qalır, hiperbolik artıq sürət v∞:
v² = v∞² + v_escape², C₃ = v∞²
Misyon planlaşdırıcıları C₃ (km²/s²) kimi start enerjisini qeyd edirlər. Marsa transfer üçün, v∞ getmə vaxtı 2.9 km/s-dir, buna görə də C₃ ≈ 8.7 km²/s².
Bu əlaqə kosmos uçuşlarında ən faydalı effektlərdən birini gizlədir, Oberth effekti: artıq sürətlə hərəkət etdiyiniz yerdəki çəkilmə quyusunun dərinliyində edilən yanğın uzaqdan edilən yanğından daha çox v∞ alır. Yer ətrafındakı 200 km park orbitindən (təyyarənin dövri sürəti 7.78 km/s, qaçış sürəti 11.0 km/s), v∞ = 2.9 km/s-ə çatmaq üçün yalnız 3.6 km/s mühərrik yanması lazımdır, 3.2 + 2.9 = 6.1 km/s deyil. Delta-v xəritəsi bu, aşağı Yer orbitindən hər bir ayrılış üçün istifadə edir.
Yoxla
Ayda, oxunan sürətin bir az altında və sonra da bir az üstündə atəş aç. İki yolu müqayisə et. Sonra eynisini Yer və Marsda sına.
Çətinliklər öyrənməyin əsası.
Tez test
3 qısa suallar. Doğru cavabı seçmək üçün bir cavab seçin.
-
Yer kürəsinin səthindən qaçma sürəti təxminən:
- A 7.9 km/s
- B 11.2 km/s
- C 29.8 km/s
- D 617 km/s
Cavabı göstər
B. 11.2 km/s
-
Escape speed is the circular orbit speed at the same distance how many times?
- A 2
- B √2 (təxminən 1.41)
- C 1/2
- D π
Cavabı göstər
B. √2 (təxminən 1.41)
-
Qaçma sürəti buraxılan cismin kütləsinə bağlıdırmı?
- A Bəli, daha ağır cisimlərin daha çoxuna ehtiyacı var
- B Bəli, daha işıqlı cisimlərin daha çoxuna ehtiyacı var
- C Xeyr, yalnız planetin kütləsi və başlanğıc məsafəsi
- D Təkcə atmosferdə
Cavabı göstər
C. Xeyr, yalnız planetin kütləsi və başlanğıc məsafəsi
Son sətir
- Interaktivlə oynanıldı
- Ümumi dərs
- Çətinlik çəkdinmi?
- Testi keçdi
Bu qurğuda öyrənməni qeyd etmək üçün dərsi bitirmiş kimi işarələ.
Bu dərslikdə olan sözlər
Mənbələr
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 3: Gravity and Mechanics
- NASA NSSDCA Planetary Fact Sheet (escape velocities)
- JPL SSD: Planetary Physical Parameters
- NASA NSSDCA Sun Fact Sheet
Bu dərslik CC BY-SA 4.0 lisenziyalıdır.