Cannone di Newton
Spara una palla di cannone sempre più velocemente dalla cima di una montagna fino a quando orbita, poi scappa.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Cannone di Newton
Che cos'è questo? Isaac Newton immaginò un cannone su una montagna così alta che si alza dall'aria. Spara la palla lentamente e ricade giù. Spara abbastanza velocemente e il terreno sottostante si curva via alla stessa velocità con cui cade, quindi non atterra mai. Questa è un'orbita.
Come utilizzarlo: Imposta la velocità di lancio con il cursore o un pulsante di velocità, quindi premi Fire (Fuoco).
Quanto veloce è?
- Il tuo colpo
- Aereo di linea a reazione, circa 900 km/h (0.25 km/s)
- Proiettile da fucile, circa 1 km/s
- Velocità orbitale
- Velocità di fuga
La montagna è disegnata molto più alta di qualsiasi altra vera, così che tu possa vederla.
Prova questo
- Premete "Jet airliner" e sparate, poi "Rifle bullet" e sparate.Avviso: Anche le cose di tutti i giorni che sono molto veloci non sono neanche lontanamente abbastanza veloci da orbitare.
- Premere "velocità orbitale" e sparare.Avviso: La palla gira tutto il giro e torna al cannone, cade per tutto il tempo ma continua a non toccare terra. Ecco come la Stazione Spaziale Internazionale rimane in piedi.
- Spara un po' più lentamente della velocità orbitale, poi un po' più velocemente.Avviso: Più lento: si curva verso il basso e atterra in parte intorno al cerchio; più veloce: il cerchio si allunga in un lungo ovale che oscilla lontano e ritorna.
- Premere "Escape speed" e sparare, poi passare il pianeta alla Luna.Avviso: Alla velocità di fuga la palla parte e non ritorna mai. Sulla Luna, con la sua gravità più debole, la velocità orbitale è solo di circa 1.6 km/s.
Le idee dietro di esso
Perché la palla orbitante non cade?
La superficie della Terra si curva verso il basso di circa 5 metri ogni 8 chilometri che si percorrono, e qualsiasi cosa cade cade di circa 5 metri nel primo secondo. Quindi una palla che si muove lateralmente a circa 8 chilometri al secondo cade di 5 metri ogni secondo mentre il terreno si allontana di 5 metri.
Perché una montagna così alta?
Sulla Terra la montagna è alta circa 510 km (l'8% del raggio terrestre), più in alto di quanto non sia la Stazione Spaziale Internazionale (circa 400 km), quindi la palla parte quasi completamente sopra l'aria. In aria, la resistenza rallenta e riscalda la palla molto prima che raggiunga la velocità orbitale: per questo i veri razzi salgono prima dall'aria e poi accelerano lateralmente.
Fonti: masse e dimensioni dei pianeti da NASALe velocità quotidiane sono tipiche cifre rotonde: gli aerei di linea viaggiano a circa 900 km/h, e i proiettili dei fucili lasciano la canna a circa 0.7-1.2 km/s, circa 1 km/s per uno veloce; le orbite sono esatte orbite a due corpi.
La gravità della Terra tira tutto verso il suo centro, ecco perché le cose cadono.
Altro nel glossario →Il percorso di qualcosa che continua a cadere intorno ad un pianeta o una stella senza mai colpirla, perché si sta muovendo lateralmente abbastanza veloce.
Altro nel glossario →La velocità che devi andare lateralmente per girare intorno a un pianeta ad una certa altezza senza cadere o volare via, appena sopra l'aria terrestre è di circa 7.8 km/s.
Altro nel glossario →La velocità necessaria per lasciare un pianeta per sempre, senza tornare indietro: dalla superficie terrestre è di circa 11,2 km/s, ignorando l'aria.
Altro nel glossario →L'aria spinge contro un oggetto in movimento e lo rallenta, questo strumento la ignora; una vera palla di cannone sparata così velocemente verrebbe fermata e bruciata dall'aria.
Tabella dati (testo alternativo)
Più lento della velocità circolare: cade indietro. Tra la velocità circolare e quella di fuga: orbita.A o sopra la velocità di fuga: se ne va per sempre.
| Pianeta | Velocità orbitale circolare qui | Fuga di velocità qui |
|---|---|---|
| Terra | 7,61 km/s | 10,8 km/s |
| Luna | 1,62 km/s | 2,29 km/s |
| Marte | 3,42 km/s | 4,84 km/s |
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