Το κανόνι του Νεύτωνα
Πυροβολήστε μια κανονιοβολίδα όλο και πιο γρήγορα από την κορυφή ενός βουνού μέχρι να περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό της και μετά να ξεφεύγει.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Το κανόνι του Νεύτωνα
Τι είναι αυτό; Ο Ισαάκ Νεύτωνας φαντάστηκε ένα κανόνι σε ένα βουνό τόσο ψηλό που να ξεπροβάλλει από τον αέρα. Ρίξε την μπάλα αργά και θα πέσει πάλι κάτω. Ρίξε την αρκετά γρήγορα και το έδαφος θα καμπυλωθεί μακριά από κάτω της όσο πιο γρήγορα πέφτει, έτσι δεν θα προσγειωθεί ποτέ.
Πώς να το χρησιμοποιήσετε: Ρυθμίστε την ταχύτητα εκτόξευσης με το ρυθμιστικό ή ένα κουμπί ταχύτητας και, στη συνέχεια, πατήστε Τα προηγούμενα πλάνα παραμένουν στην οθόνη για να μπορείτε να τα συγκρίνετε.
Πόσο γρήγορα είναι αυτά;
- Η βολή σου
- Αεριωθούμενο επιβατικό αεροσκάφος, περίπου 900 χλμ/ώρα (0.25 χλμ/δευτ)
- Σφαίρα τουφεκιού, περίπου 1 χλμ/δευτερόλεπτο
- Ταχύτητα τροχιάς
- Ταχύτητα διαφυγής
Το βουνό είναι σχεδιασμένο πολύ ψηλότερα από οποιοδήποτε πραγματικό, έτσι ώστε να μπορείτε να το δείτε.Η αντίσταση του αέρα αγνοείται.
Δοκιμάστε το αυτό
- Πατήστε "τζετ αεροπλάνο" και φωτιά, στη συνέχεια, "τουφέκι σφαίρα" και φωτιά.Σημείωση: Και τα δύο πέφτουν πίσω κάτω σχεδόν ταυτόχρονα.Ακόμη και πολύ γρήγορα καθημερινά πράγματα δεν είναι καθόλου αρκετά γρήγορα για να περιστρέφονται γύρω από τον εαυτό τους.
- Πατήστε "Ταχύτητα τροχιάς" και φωτιά.Σημείωση: Η μπάλα κάνει όλο τον γύρο και επιστρέφει στο κανόνι. Πέφτει συνέχεια, αλλά συνεχίζει να χάνει το έδαφος.Έτσι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός παραμένει όρθιος.
- Πυροβολήστε λίγο πιο αργά από την ταχύτητα τροχιάς, μετά λίγο πιο γρήγορα.Σημείωση: Πιο αργά: ο κύκλος στρέφεται προς τα κάτω και προσγειώνεται σε ένα μέρος του δρόμου γύρω από το κέντρο του.Πιο γρήγορα: ο κύκλος τεντώνεται σε ένα μακρύ οβάλ που κουνιέται πολύ μακριά και επιστρέφει.
- Πατήστε "ταχύτητα διαφυγής" και φωτιά, στη συνέχεια, αλλάξτε τον πλανήτη στο φεγγάρι.Σημείωση: Στην ταχύτητα διαφυγής η μπάλα φεύγει και δεν επιστρέφει ποτέ. Στη Σελήνη, με την ασθενέστερη βαρύτητά της, η τροχιακή ταχύτητα είναι μόνο περίπου 1.6 χλμ/δευτ.
Οι ιδέες πίσω από αυτό
Γιατί η μπάλα που περιστρέφεται δεν πέφτει;
Η επιφάνεια της Γης καμπυλώνεται προς τα κάτω κατά περίπου 5 μέτρα για κάθε 8 χιλιόμετρα που διανύετε, και οτιδήποτε πέφτει πέφτει περίπου 5 μέτρα στο πρώτο του δευτερόλεπτο. Έτσι μια μπάλα που κινείται πλευρικά με περίπου 8 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο πέφτει 5 μέτρα κάθε δευτερόλεπτο ενώ το έδαφος απομακρύνεται από αυτήν κατά 5 μέτρα.
Γιατί ένα τόσο ψηλό βουνό;
Στη Γη το βουνό έχει ύψος περίπου 510 χιλιόμετρα (το 8% της ακτίνας της Γης), δηλαδή είναι υψηλότερο από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που πετά σε ύψος περίπου 400 χιλιομέτρων, έτσι η μπάλα ξεκινάει πάνω από σχεδόν όλο τον αέρα. Όταν βρίσκεται στον αέρα, η αντίσταση θα επιβραδύνει και θα θερμάνει την μπάλα πολύ πριν αυτή φτάσει στην τροχιακή ταχύτητα, γι' αυτό οι πραγματικοί πύραυλοι ανεβαίνουν πρώτα από τον αέρα και μετά επιταχύνουν πλευρικά.
Πηγές: μάζες και μεγέθη πλανητών από NASAΟι καθημερινές ταχύτητες είναι τυπικά στρογγυλά νούμερα: τα αεριωθούμενα αεροσκάφη πετούν με περίπου 900 χλμ/ώρα, και οι σφαίρες των όπλων βγαίνουν από την κάννη τους με περίπου 0.7 έως 1.2 χλμ/δευτερόλεπτο, περίπου 1 χλμ/δευτερόλεπτο για μια γρήγορη σφαίρα.
Η έλξη που έχει κάθε αντικείμενο σε κάθε άλλο.Η βαρύτητα της Γης τραβά τα πάντα προς το κέντρο της, γι' αυτό και τα πράγματα πέφτουν.
Περισσότερα στο γλωσσάριο →Η τροχιά ενός αντικειμένου που συνεχίζει να πέφτει γύρω από έναν πλανήτη ή ένα άστρο χωρίς ποτέ να το χτυπήσει, επειδή κινείται αρκετά γρήγορα στο πλάι.
Περισσότερα στο γλωσσάριο →Η ταχύτητα που πρέπει να πάμε πλάγια για να περιστρέψουμε έναν πλανήτη σε ένα δεδομένο ύψος χωρίς να πέσουμε μέσα ή να πετάξουμε μακριά, ακριβώς πάνω από τον αέρα της Γης είναι περίπου 7.8 χλμ/δευτερόλεπτο.
Περισσότερα στο γλωσσάριο →Η ταχύτητα που χρειάζεται για να φύγει κανείς από έναν πλανήτη για πάντα, χωρίς ποτέ να επιστρέψει πίσω, είναι περίπου 11.2 χλμ/δευτ.
Περισσότερα στο γλωσσάριο →Ο αέρας σπρώχνει ένα κινούμενο αντικείμενο και το επιβραδύνει. Αυτό το εργαλείο το αγνοεί. Μια πραγματική κανονιοβολία που θα εκτοξευόταν τόσο γρήγορα θα σταματούσε και θα καίγονταν από τον αέρα.
Πίνακας δεδομένων (εναλλακτικό κείμενο)
Μεταξύ της κυκλικής ταχύτητας και της ταχύτητας διαφυγής: περιφέρεται σε τροχιά. Στην ή πάνω από την ταχύτητα διαφυγής: φεύγει για πάντα.
| Πλανήτης | Ταχύτητα κυκλικής τροχιάς εδώ | Ταχύτητα διαφυγής εδώ |
|---|---|---|
| Γη | 7,61 χλμ./δευτ. | 10,8 χλμ./δευτ. |
| Σελήνη | 1,62 χλμ./δευτ. | 2,29 χλμ./δευτ. |
| Άρης | 3,42 χλμ./δευτ. | 4,84 χλμ./δευτ. |
Τα εργαλεία και τα μαθήματα χρησιμοποιούν απλοποιημένα μοντέλα μόνο για εκμάθηση, δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για πλοήγηση, σχεδιασμό αποστολών ή οποιαδήποτε επιχειρησιακή απόφαση. Τα πιστοποιητικά είναι δωρεάν και μη διαπιστευμένα. Διαβάστε την αποποίηση ευθυνών για το εκπαιδευτικό περιεχόμενο