Այս կայքում օգտագործված որոշ լեզուներ կարող են լինել մեխանիկական թարգմանություններ և կարող են սխալներ պարունակել։ Օգնել բարելավել այն Կարդացեք անգլերեն սկզբնական տարբերակը
  1. Ուսուցում
  2. Նոր էջ
Նոր էջ · Մատուցիչ 5

Չեղյալ

Որքա՞ն արագ պետք է գնալ, որպեսզի մի աշխարհը վերջնականապես լքես և ինչու՞ ռոբոտները իրականում չեն հասնում այնտեղ։

12 րոպե

NASA/JPL/Space Science Institute

Այս դասընթացը կազմվել է Local Solar System հիմնադրամի խմբի անդամների կողմից և կարող է բարելավվել որակավորված վերլուծաբանի կողմից։ Դուք մասնագիտացած եք այս թեմայում: Պատվիրեք խմբագրում

Նյուտոնի հրացան

Բացել ամբողջ էջը

Ի՞նչ է սա։ Յակոբ Նյուտոնը պատկերացրել է հրացան, որը գտնվում է լեռան վրա այնքան բարձր, որ այն դուրս է գալիս օդից։ Դանդաղ կրակելուց հետո գնդակը կհասնի վերև։ Եթե այն բավականին արագ կրակեք, ապա երկրագնդի մակերեսը կկորչի այնքան արագ, որքան գնդակը ընկնում է, և այն երբեք չի վայրէջք կատարի։ Սա կոչվում է օբյեկտի շրջագայություն։

Ինչպես օգտագործել այն: Սահմանել արագությունը սլաքի կամ արագության կոճակի միջոցով, ապա սեղմել «Առաջին հարվածը»։ Նախորդ հարվածները մնում են էկրանի վրա, որպեսզի կարողանաք համեմատել դրանք։

Օգտագործվող համակարգ
Կենտրոնական արագություն
Էջեր

Որքա՞ն արագ է դա։

  • Ձեր հարվածը
  • Ջեթ օդանավ, մոտավորապես 900 կմ/ժ (0.25 կմ/ս)
  • Ճակատամարտի հրացանի կրակոցը, մոտավորապես 1 կմ/ս
  • Օրվա արագությունը
  • արագություն

Լեռը նկարված է ավելի բարձր քան իրականում, որպեսզի այն տեսանելի լինի։ Հողմային դիմադրությունը չի հաշվի առվում։

Փորձեք սա
  1. Դեղին կետը նշանակում է «Jet airliner» և կրակել, իսկ սևը՝ «Rifle bullet» և կրակել։Ծանուցում Երկուսն էլ միաժամանակ են ընկնում։ Նույնիսկ ամենօրյա շատ արագ իրերը չեն կարող հասնել օբյեկտի շուրջը պտտվելուն։
  2. Սեղմեք «Ուղղահայաց արագություն» և կրակեք։Ծանուցում Խաղաթուղթը ամբողջությամբ շրջվում է և վերադառնում հրացանին։ Այն միշտ ընկնում է, բայց չի հասնում գետնին։ Ահա թե ինչպես է միջազգային տիեզերական կայարանը կանգնած մնում։
  3. Օբյեկտի շարժման արագությունից մի քիչ ավելի դանդաղ, հետո մի քիչ ավելի արագ կրակել։Ծանուցում Ավելի դանդաղ՝ այն կտրվում է և ընկնում դեպի ներքև։ Ավելի արագ՝ շրջանը երկարում է մինչև օվալաձև, որը դուրս է թռչում և վերադառնում։
  4. Սեղմեք «Անհետանալ» կոճակը և կրակեք, ապա փոխեք մոլորակը Երկիր։Ծանուցում Փախուստի արագության դեպքում գնդակը հեռանում է և երբեք չի վերադառնում։ Արեգակի վրա, որտեղ ծանրության ուժն ավելի թույլ է, օբյեկտի շրջադարձային արագությունը կազմում է ընդամենը 1.6 կմ/ վայրկյան։
Գործողություն
Այնտեղից եկած մտքերը :

Ինչու՞ օբյեկտի շուրջ պտտվող գնդակը չի ընկնում։

Այն միշտ էլ ընկնում է։ Երկրի մակերեսը յուրաքանչյուր 8 կմ-ի ընթացքում 5 մետրով անկում է ապրում, և ամեն ինչ, որ ընկնում է, առաջին վայրկյանին ընկնում է մոտավորապես 5 մետր։ Այսպիսով, գնդակը, որը շարժվում է կողմնակի ուղղությամբ 8 կմ/ վայրկյան արագությամբ, ընկնում է 5 մետր վայրկյանում, մինչդեռ երկրագնդը հեռանում է 5 մետր։ Այն երբեք չի մոտենում երկրագնդին։

Ինչու՞ այդքան բարձր լեռ։

Երկրի վրա այստեղ գտնվող լեռը մոտ 510 կմ բարձրություն ունի (երկրագնդի ռադիուսի 8%-ը), ավելի բարձր, քան Միջազգային տիեզերական կայարանը թռչում է (մոտ 400 կմ), այնպես որ գնդակը սկսվում է օդից գրեթե ամբողջովին վերևում։ Հավասարակշռության մեջ գտնվելիս, բեռնվածությունը դանդաղեցնում և տաքացնում է գնդակը երկար ժամանակ մինչև այն հասնի իր օբյեկտի արագությանը։ Այդ պատճառով էլ իրական ռոբոտները նախ բարձրանում են օդից, ապա արագանում կողմնային ուղղությամբ։

Ծագումը: մոլորակի զանգվածները և չափերը NASA/JPL (bodies.json)-ից են; ուղիները երկու մարմնի ճշգրիտ օբյեկտների орбитալներ են։ Առօրյա արագությունները սովորական շրջանաձև թվերն են՝ ռեակտիվ ինքնաթիռները թռչում են մոտավորապես 900 կմ/ժ, իսկ հրացանային կրակոցները դուրս են գալիս արկղից մոտավորապես 0.7-1.2 կմ/վրկ արագությամբ, մոտավորապես 1 կմ/վրկ արագության դեպքում։

Տվյալների աղյուսակ (տեքստի այլընտրանք)

Կենտրոնական արագությունից ավելի դանդաղ՝ այն հետ է ընկնում։ Կենտրոնական և փախուստի արագության միջև՝ այն պտտվում է։ Փախուստի արագությունից բարձր կամ նույնը՝ այն վերջնականապես հեռանում է։

արագությունը, որը անհրաժեշտ է լեռան գագաթին հասնելու համար
ԳործողությունԿենտրոնական արագությունԷջեր
Երկիր7,61 կմ/վրկ10,8 կմ/վրկ
Լուսին1,62 կմ/վրկ2,29 կմ/վրկ
Դադար3,42 կմ/վրկ4,84 կմ/վրկ

Ձեռքդ մի գնդակ դնես, այն կվերադառնա։ Եթե այնքան ուժեղ նետե, որ չհասնի։ Երկրի վրա այդ արագությունը կազմում է 11.2 կմ/վրկ, և դրա հասնելու համար էլ են հսկայական ռոբոտները։

The Artemis I rocket lifting off at night in a blaze of light.
«Artemis I»-ը վայրէջք է կատարել Քենեդիի տիեզերական կենտրոնից։ Ստուգվել է November 16, 2022. Credit: NASA/Bill Ingalls

Եթե բավական արագ է, ապա թռցրած առարկան երբեք չի վերադառնա։

Նայեք

Գոլը վերև թռցրեք, և այն ետ կգա ներքև։ Էլ ավելի արագ թռցրեք, այն բարձրանում է մինչև հետ ընկնելը։ Իսկ այնքան արագություն կա՞, որ երբեք չի վերադառնում։

Այո: Այն կոչվում է արագություն (կամ փախուստի արագությունը) Գնացեք այդքան արագ, որ ոչինչ չդանդաղեցնի ձեզ, և ծանրությունը երբեք չի կարող ձեզ հետ քաշել։

ԱշխարհԸնթացիկ
Լուսին2.4 կմ/վրկ
Դադար5.0 մ/վ
Երկիր11.2 կմ/վրկ
Յուպիտեր59.5 կմ/վրկ
Դադար617.6 km/s

Երկրի արագությունը Երկրի արագության քառորդից էլ պակաս է։ Դա մի պատճառ է, թե ինչու Երկիրն օգտակար վայր կարող է լինել՝ տիեզերք ուղարկելու համար։

Առաջին նկարում ամպը լցված է։ Ստացված ցուցակում ցույց տրված արագությունից ավելի փոքր և ավելի մեծ արագություններ փորձել։

Գիտեմ

Չարաշահումը տեղի է ունենում, երբ մարմնի քինետիկ էներգիան բավարար է գրաֆիտային «խորշից» ամբողջությամբ դուրս գալու համար։ Կինետիկ էներգիայի սահմանում, որը հավասար է անավարտության հասնելու համար անհրաժեշտ էներգիային:

½ v² = μ / r  ⇒  v_escape = √(2μ / r)

Համեմատեք շրջանային արագության հետ √(μ/r): փախուստի արագությունը միշտ էլ √2 ≈ 1.414 անգամ շրջանային արագությունը նույն հեռավորության վրա

Երկու կարևոր փաստ.

  1. Դա չի կախված ձեր զանգվածից։ Ծաղիկն ու տիեզերանավը նույն արագության են կարիք ունենում։ (Տարածքային տիեզերանավը շատ ավելի շատ էներգիա է պահանջում, իհարկե)։
  2. Սա կախված է նրանից, թե որտեղից ես սկսում։ Հեռու գնալով r-ն ավելի մեծ է դառնում և փախուստը հեշտանում է։ Գեոստատիկ օբյեկտի բարձրությունից, Երկրի փախուստի արագությունը կազմում է ընդամենը 4.3 կմ/վրկ։

Ճակատամարտի ժամանակ ռոբոտները երբեք չեն կարողանում հասնել մինչև 11.2 կմ/վրկ։ Նրանք աստիճանաբար բարձրանում են, մինչև որ նրանց շարժիչները շարունակում են ճնշել։ արագությունը

Հիմնական

In terms of specific orbital energy ε = v²/2 − μ/r, escape means ε ≥ 0. At exactly ε = 0 the path is a parabola and the speed tends to zero at infinity. Ավելի արագ, ճանապարհը հիպերբոլ է և օբյեկտը պահում է մնացած արագությունը հեռու, հիպերբոլային ավելորդ արագություն v∞:

v² = v∞² + v_escape²,   C₃ = v∞²

Էլեկտրական էներգիայի արտադրության ծավալները (կմ³/ժ) For a Mars transfer, v∞ at departure is about 2.9 km/s, so C₃ ≈ 8.7 km²/s².

Այս հարաբերությունը թաքցնում է տիեզերական թռիչքի ժամանակ ամենաօգտակար ազդեցություններից մեկը, Oberth effect-ը: Գրաֆիտի խողովակի խորքում կատարված վառումը, որտեղ դուք արդեն արագ շարժվում եք, ավելի շատ v∞ է գնում, քան նույն վառումը հեռու տեղում։ 200 կմ-անոց օբյեկտի վրա գտնվող սարքի համար (կենտրոնական արագությունը 7.78 կմ/ս, փախուստի արագությունը 11.0 կմ/ս), v∞ = 2.9 կմ/ս հասնելու համար անհրաժեշտ է միայն 3.6 կմ/ս շարժիչի վառելիք, ոչ թե 3.2 + 2.9 = 6.1 կմ/ս։ Դելտա-Վի քարտեզը օգտագործում է սա Երկրի մակերևույթից ամեն անգամ հեռանալիս։

Փորձեք

Երկրի վրա կրակել արագությամբ, որը մի փոքր ավելի քիչ է քան ցուցադրված արագությունը, ապա կրակել այնքան բարձր, որքան հնարավոր է։ Համեմատեք երկու ուղիները։ Այնուհետև փորձեք նույնը կատարել Երկրի և Մարսի վրա։

Ճիշտ պատասխան

3 արագ հարցեր։ Ստուգելու համար, թե ճիշտ ես պատասխանում, ընտրիր մեկը։

  1. Երկրի հեռանալու արագությունը մակերեսից մոտավորապես հետևյալն է.

    1. A 7.9 km/s
    2. B 11.2 կմ/վրկ
    3. C 29.8 կմ/վրկ
    4. D 617 km/s
    Ցույց տալ պատասխանը

    B. 11.2 կմ/վրկ

  2. Չափը

    1. A 2
    2. B √2 (մոտավորապես 1.41)
    3. C 1/2
    4. D π
    Ցույց տալ պատասխանը

    B. √2 (մոտավորապես 1.41)

  3. Արդյո՞ք փախուստի արագությունը կախված է արձակվող օբյեկտի զանգվածից։

    1. A Այո, ավելի ծանր առարկաները ավելի շատ են պահանջում
    2. B Այո, ավելի լուսավոր առարկաները ավելի շատ են պահանջում
    3. C Ոչ, միայն մոլորակի զանգվածի և սկզբնական հեռավորության վրա։
    4. D Միայն մթնոլորտում
    Ցույց տալ պատասխանը

    C. Ոչ, միայն մոլորակի զանգվածի և սկզբնական հեռավորության վրա։

Ավարտման տող

  • Խաղացել եմ ինտերակտիվով
  • Կարդալ դասավանդումը
  • Դուք հաղթահարեցիք մարտահրավերը
  • Հաշվետվություն

Ընդգծել ուսուցումը կատարված՝ պահպանելու համար այն այս սարքում։

Այս դասարանի բառեր

Սկզբնական աղբյուր

Այս դասընթացը լիազորված է CC BY-SA 4.0.

Ապրանքները և դասերը օգտագործում են պարզեցված մոդելներ միայն ուսուցման համար։ Նրանք չպետք է օգտագործվեն նավարկության, առաքելությունների պլանավորման կամ որևէ գործողական որոշում կայացնելու համար։ Վկայագրերը անվճար են և ոչ թե հավաստագրված։ Կարդացեք կրթական բովանդակության պատասխանատվությունից զերծ մնալու մասին