Some languages on this site may be machine-translated and may contain errors. ជួយ​កែលម្អ​វា អាន​ភាសា​អង់គ្លេស​ដើម
Orbital speed: the vis-viva equation
  1. រៀន
  2. អ្នកនាំផ្លូវ
អ្នកនាំផ្លូវ · ម៉ូឌុល 4

Orbital speed: the vis-viva equation

One short equation gives the speed of anything in orbit at any point, if you know how far it is and the size of its orbit.

12 នាទី

NASA/JPL/Space Science Institute

This lesson was drafted by a Local Solar System Foundation team member and could be improved by a qualified reviewer. Are you qualified in this subject?ផ្ដល់​យោបល់​កែសម្រួល

ប្រអប់​ខ្សាច់​អ័ក្ស

បើក​ទំព័រ​ពេញ

What is an orbit? Throw a ball sideways and it curves down to the ground.Throw it faster and it lands farther away.Throw it fast enough and the ground curves away beneath it as quickly as it falls, so it never lands: it keeps falling around the planet and always misses.That is an orbit.Nothing holds a satellite up;it is falling all the time.

អ្វី​ដែល​កើត​ឡើង:

ល្បឿន​ឥឡូវ
កម្ពស់​បច្ចុប្បន្ន
មួយ​ជុំ​ត្រូវ​ការ
កម្ពស់​ទាប​បំផុត
កម្ពស់​ខ្ពស់​បំផុត

ព្យាយាម​ក្នុង​នេះ

ធ្លាក់​ត្រឡប់​ក្រោយ អូប៊ីត ជម្រះ

·

កំណត់​អ័ក្ស​ឲ្យ​សម (ធាតុ​អ័ក្ស និង​ច្បាប់​របស់ Kepler)

Astronomers describe an orbit with five numbers called orbital elements.Change them here;the height and speed above follow.

រហ័ស​បំផុត (ព្រីអាបស៊ីស)
យឺត​បំផុត (អ័ព្ទ​ចម្ងាយ)
Kepler's 3rd law check: T² / a³
របៀប​ប្រើ​វា
ល្បឿន​ចំហៀង
This one control decides what happens.Too slow and it falls back.Fast enough and it goes round in a circle.Faster and it swings out into an ellipse.Faster than escape speed and it leaves for ever.The coloured bar under the slider shows where each begins at the chosen height.
កម្ពស់
Where it starts.Higher up, gravity is weaker, so a slower speed is enough to stay in orbit.
ល្បឿន​ពេលវេលា
Real orbits take hours, days or years, so time runs faster here.ពេលវេលា × 1,000 មានន័យថា​វិនាទី​នីមួយៗ​នៅលើ​អេក្រង់​គឺ 1,000 វិនាទី (ប្រហែល 17 នាទី) ក្នុង​ចន្លោះ ។The planet's turning is sped up by the same amount.The numbers shown are always the real ones.
បទ​ដី
The gold trail on the ground is the path directly beneath the satellite.Earth turns underneath the orbit, so each lap passes over different places.
ព្រួញ​មាស
Which way it is moving and how fast: the longer the arrow, the faster.
មើល​ជុំវិញ
Drag to turn the view, scroll or pinch to zoom.The faint grid is the plane of Earth's equator (or, around the Sun, the plane of Earth's orbit).
តារាង​ទិន្នន័យ (ជំនួស​អត្ថបទ)
ចម្ងាយ និង​ល្បឿន​នៅ​ជំហាន​ពេល​ដប់ពីរ​ស្មើ​គ្នា​ជុំវិញ​អ័ក្ស
ជំហាន​ពេលវេលាចម្ងាយ​ពី​ព្រះអាទិត្យ​បច្ចុប្បន្នល្បឿន​ឥឡូវ

How fast is a spacecraft moving? Tell me how far it is from the planet and how big its orbit is, and one short equation answers the question anywhere along its path. អ្នក​រៀបចំ​ផែនការ​បេសកកម្ម​ប្រើ​វា​រាល់​ថ្ងៃ ។

ភពផែនដី​ដែល​មើល​ឃើញ​ពី​បង្អួច​ទាំង​ប្រាំពីរ​នៃ​ Cupola របស់​ស្ថានីយ៍​អវកាស​អន្តរជាតិ ។
ផែនដីតាមរយៈ Cupola នៃស្ថានីយ៍អវកាសអន្តរជាតិ, ដែលវិលជុំវិញភពផែនដីអំពីរាល់ 90 នាទី. Credit: NASA

One short equation gives the speed anywhere along an orbit.

មើល

Anything in orbit is always trading height for speed, like a skateboarder on a half-pipe.

  • Falling closer to the central body, it speeds up.
  • Climbing away, it slows down.

In the sandbox the yellow arrow shows the speed: long arrow, fast;short arrow, slow. មើល​វា​រីក​ធំ​ឡើង​ដូច​ជា​រាងកាយ​លោត​ចូល ហើយ​ខ្សោយ​ដូច​ជា​វា​ឡើង​ចេញ ។

ភពផែនដីធ្វើរឿងដូចគ្នា, គ្រាន់តែដោយប្រុងប្រយ័ត្នព្រោះអ័ក្សរបស់វាគឺស្ទើរតែជារង្វង់: វាផ្លាស់ទីប្រហែល 30.3 km / s នៅដើមខែមករានិងប្រហែល 29.3 km / s នៅដើមខែកក្កដា។

យល់

The vis-viva equation (“living force”, an old word for energy) gives the speed at any point:

v = √( μ · (2/r − 1/a) )

  • v: ល្បឿន
  • μ: the central body’s gravitational parameter (GM)
  • r: current distance from the centre of the central body
  • a: semi-major axis of the orbit

Check it:

  • រង្វង់ (r =a): v = √(μ/a) ។ That is the circular speed from the Newton lesson.
  • នៅ periapsis, r គឺ​តូច​បំផុត ដូច្នេះ 2/r គឺ​ធំ​បំផុត និង v គឺ​លឿន​បំផុត ។
  • ឆ្ងាយណាស់នៅលើផ្លូវរត់គេចខ្លួន (a → ∞): v = √(2μ/r) ។ That is the escape speed, covered in the next lesson.

ឧទាហរណ៍ធ្វើការ: ផែនដីជុំវិញព្រះអាទិត្យ, μ = 1.327 × 10¹¹ km³/s²,a= 149.6 លានគីឡូម៉ែត្រ។ នៅ aphelion r = 152.1 លានគីឡូម៉ែត្រ:

v = √(1.327 × 10¹¹ × (2/1.521 × 10⁸ − 1/1.496 × 10⁹)) ≈ 29,3 គ.ម/វិ.

មេ

Vis-viva is energy conservation in disguise. ថាមពល​អ័ក្ស​ជាក់លាក់ (ថាមពល​ក្នុង​មួយ​គីឡូក្រាម) គឺ

ε = v²/2− μ/r = −μ / (2a)

Kinetic plus potential energy is constant along the orbit and depends only on a. Solve for v and you get vis-viva. Consequences:

  • The sign of ε classifies the orbit: negative for ellipses, zero for a parabola, positive for a hyperbola.
  • នៅ​ចម្ងាយ​ដែល​បាន​ផ្ដល់​ណាមួយ ល្បឿន​តែ​មួយ​គត់​កំណត់ a. This is why a single engine burn at one point changes the size of the whole orbit, and why the next lessons can talk about delta-v budgets.

ល្បឿន Apsis តាមពីក្រោយពី vis-viva ជាមួយ r = (1 ± e):

v_ p = √(μ/a · (1+e) / (1−e)),   v_ a = √(μ/a · (1−e) / (1+e))

Their product is v_p · v_a = μ/a = v_circ², so the circular speed is the geometric mean of the two, not the arithmetic mean. That answers the Try it question.

សាកល្បង​វា

With the Sun as central body, set a = 1 au and e = 0.Note the speed.Now raise e to 0.6 and compare the fastest and slowest speeds with that number.Is the average of the two equal to the circular speed?

សំណួរ​រហ័ស

3 quick questions.Pick an answer to see if you are right.

  1. In the vis-viva equation, what happens to the speed as the body moves closer to the central body?

    1. A វា​កើន
    2. B វា​ថយចុះ
    3. C វា​នៅ​ថេរ
    4. D វា​ក្លាយ​ជា​សូន្យ
    បង្ហាញ​ចម្លើយ

    A. វា​កើន

  2. For a circular orbit (r = a), vis-viva gives:

    1. A v = √(2μ/r)
    2. B v = √(μ/r)
    3. C v = μ/r
    4. D v = 0
    បង្ហាញ​ចម្លើយ

    B. v = √(μ/r)

  3. Earth moves about 29.8 km/s around the Sun on average.ល្បឿន​នៅ​ចំណុច​ប្រសព្វ​?

    1. A 29.3 km/s
    2. B 30.3 km/s
    3. C 35 គីឡូម៉ែត្រ/ វិនាទី
    4. D 42 គីឡូម៉ែត្រ/ វិនាទី
    បង្ហាញ​ចម្លើយ

    B. 30.3 km/s v_p = √(μ/a · (1+e)/(1−e)) with e = 0.0167 gives about 30.3 km/s ។

បន្ទាត់​បញ្ចប់

  • បាន​លេង​ជាមួយ​អន្តរកម្ម
  • អាន​មេរៀន
  • បាន​ធ្វើ​ការ​ប្រកួត
  • បាន​ធ្វើ​ការ​សាកល្បង

Mark the lesson complete to save it to your progress on this device.

ពាក្យ​ក្នុង​មេរៀន​នេះ

ប្រភព

មេរៀន​នេះ​មាន​អាជ្ញាបណ្ណ CC BY-SA 4.0.

Tools and lessons use simplified models for learning only.They must not be used for navigation, mission planning or any operational decision.Certificates are free and non-accredited. អាន​ការ​លុបចោល​មាតិកា​អប់រំ