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 էջըԻ՞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։
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
- 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։
- 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։
- 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։
- 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։
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։
Երկրի քաոսը ամեն ինչ իր կենտրոնի կողմ է տանում, և այդ պատճառով էլ ամեն ինչ ընկնում է։
Ավելի շատ բառարանում →Այն բանի ուղին, որը մոլորակի կամ աստղի շուրջը պտտվում է առանց երբևէ այն հարվածելու, քանի որ այն բավականին արագ շարժվում է կողմնակի ուղղությամբ։
Ավելի շատ բառարանում →The speed you must go sideways to circle a planet at a given height without falling in or flying away. Just above Earth's air it is about 7.8 km/s.
Ավելի շատ բառարանում →Մոլորակից հավերժ հեռանալու համար անհրաժեշտ արագությունը, երբեք հետ չվերադառնալու համար։ Երկրի մակերեսից այն կազմում է մոտավորապես 11.2 կմ/վրկ, եթե օդը հաշվի չառնենք։
Ավելի շատ բառարանում →Հողը շարժվող առարկաների վրա ճնշում է գործադրում և դանդաղեցնում այն։ Այս գործիքը անտեսում է դա։ Այդքան արագ կրակած իրական հրացանային հարվածը կանգ կառնի և կայրվի օդի կողմից։
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։
| Գործողություն | Կենտրոնական արագություն | Էջեր |
|---|---|---|
| Երկիր | 7,61 կմ/վրկ | 10,8 կմ/վրկ |
| Լուսին | 1,62 կմ/վրկ | 2,29 կմ/վրկ |
| Դադար | 3,42 կմ/վրկ | 4,84 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։

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։
| Աշխարհ | Ընթացիկ |
|---|---|
| Լուսին | 2.4 կմ/վրկ |
| Դադար | 5.0 մ/վ |
| Երկիր | 11.2 կմ/վրկ |
| Յուպիտեր | 59.5 կմ/վրկ |
| Դադար | 617.6 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.
- Դա չի կախված ձեր զանգվածից։ Ծաղիկն ու տիեզերանավը նույն արագության են կարիք ունենում։ (Տարածքային տիեզերանավը շատ ավելի շատ էներգիա է պահանջում, իհարկե)։
- 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։
Հիանալի է, մարտահրավերները սովորելու սկիզբն են։
Ճիշտ պատասխան
3 արագ հարցեր։ Ստուգելու համար, թե ճիշտ ես պատասխանում, ընտրիր մեկը։
-
Երկրի հեռանալու արագությունը մակերեսից մոտավորապես հետևյալն է.
- A 7.9 km/s
- B 11.2 կմ/վրկ
- C 29.8 կմ/վրկ
- D 617 km/s
Ցույց տալ պատասխանը
B. 11.2 կմ/վրկ
-
Չափը
- A 2
- B √2 (մոտավորապես 1.41)
- C 1/2
- D π
Ցույց տալ պատասխանը
B. √2 (մոտավորապես 1.41)
-
Արդյո՞ք փախուստի արագությունը կախված է արձակվող օբյեկտի զանգվածից։
- A Այո, ավելի ծանր առարկաները ավելի շատ են պահանջում
- B Այո, ավելի լուսավոր առարկաները ավելի շատ են պահանջում
- C Ոչ, միայն մոլորակի զանգվածի և սկզբնական հեռավորության վրա։
- 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։
Ուսումն ավարտվել է:
Հաջորդ Ինչու՞ է օբյեկտի ընթացքը ընկնումԱյս դասարանի բառեր
Սկզբնական աղբյուր
- 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
Այս դասընթացը լիազորված է CC BY-SA 4.0.