ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
ニュートンの大砲
これは何だ？ アイザック・ニュートンは、空から突き出るほど高い山の上に大砲を置いて、ボールをゆっくりと発射して下へ落とすことを想像しました。十分速く発射すると、ボールが落ちる速さで地面が曲がってしまいます。だから、ボールは着陸しません。これが軌道です。
使い方: スライダーまたはスピードボタンで発射速度を設定し、「撃つ」を押します。以前のショットは画面に残り、比較できます。
どれくらい速いの？
- あなたのショット
- ジェット旅客機、約900km/h（0.25km/s）
- ライフル弾 約1km/s
- 軌道速度
- 脱出速度
山は実際のものよりもずっと高く描かれています。空気抵抗を無視しています。
これを試してみて
- ジェット機を押して発射し ライフル弾を撃て注意: どちらも同時に下へ落ちる 非常に速い日常の物でも軌道に乗るには 遠くない
- 軌道速度を押して発射注意: ボールは回転しながら大砲に戻ってくる 落ち続けて地面を見失う これが国際宇宙ステーションの動き方だ
- 軌道速度より少し遅く発射して それから少し早く注意: ゆっくり: 下に曲がって、一周すると着地します。速い: 長い楕円形に伸びて遠くまで飛んで戻ります。
- 逃げるスピードを押して発射し、惑星を月に切り替えて。注意: 月の軌道速度は約1.6km/sである。
背後にある考え方は
なぜ軌道上のボールは落ちないのか。
いつも落ちてるEarth's surface curves downwards by about 5 metres for every 8 kilometres you travel, and anything dropped falls about 5 metres in its first second.So a ball moving sideways at about 8 kilometres per second falls 5 metres each second while the ground drops away by 5 metres.地面に近づくことはない
なぜそんなに高い山が？
地球では、ここにある山は高さが約510km（地球半径の8%）であり、国際宇宙ステーションが飛ぶよりも高い（約400km）ので、ボールはほとんど空気の上から出発します。空中では、抵抗が減少し、軌道速度に達する前にボールを熱くします。それが本物のロケットがまず空中から上昇して横方向に加速する理由です。
惑星の質量と大きさ NASAジェット機は時速900kmで飛行し、ライフル弾は銃身を出る速度が約0.7から1.2km/s、高速のものは約1km/sです。
データテーブル (テキスト代替)
円周速度より遅い場合: 後退します。 円周速度と脱出速度の間で: 軌道を回ります。脱出速度以上では: 永遠に離れます。
| 惑星 | 円軌道速度 | ここでスピードを落とす |
|---|---|---|
| 地球 | 7.61 km/秒 | 10.8 km/秒 |
| 月 | 1.62 km/秒 | 2.29 km/秒 |
| 火星 | 3.42 km/秒 | 4.84 km/秒 |
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