Działo Newtona
Strzelaj kulą armatnią coraz szybciej ze szczytu góry, aż osiągnie orbitę, a następnie ucieknie.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Działo Newtona
Co to jest? Isaac Newton wyobrażał sobie działo na górze tak wysokiej, że wystaje z powietrza. Strzelasz kulą powoli i ona spada z powrotem w dół. Strzelasz nią wystarczająco szybko, a ziemia pod nią odchyla się tak szybko jak spada, więc nigdy nie ląduje. To jest orbita.
Jak go używać: Ustaw prędkość startu za pomocą suwaka lub przycisku prędkości, a następnie naciśnij strzał.Wcześniejsze ujęcia pozostają na ekranie, dzięki czemu można je porównać.
Jak szybko to jest?
- Twój strzał
- Samolot pasażerski, około 900 km/h (0.25 km/s)
- Kula karabinkowa, około 1 km/s
- Prędkość orbitalna
- Prędkość ucieczki
Góra jest narysowana znacznie wyżej niż jakakolwiek prawdziwa, więc można ją zobaczyć.Opór powietrza jest ignorowany.
Spróbuj tego.
- Naciśnij "Jet airliner" i strzel, potem "Rifle bullet" i strzel.Uwaga: Nawet bardzo szybkie rzeczy codziennego użytku nie są wcale wystarczająco szybkie, by osiągnąć orbitę.
- Naciśnij "Orbit speed" i strzel.Uwaga: Piłka krąży po całym swoim obwodzie i wraca do armaty. Cały czas spada, ale wciąż nie trafia w ziemię. W ten sposób Międzynarodowa Stacja Kosmiczna utrzymuje się na powierzchni.
- Ogień trochę wolniej niż prędkość orbity, a następnie nieco szybciej.Uwaga: Wolniej: zakręca się w dół i ląduje na części drogi wokół. Szybciej: okrąg rozciąga się w długi owal, który huśta daleko i wraca.
- Naciśnij "Escape speed" i strzel, a następnie przełącz planetę na Księżyc.Uwaga: Na Księżycu, ze względu na słabszą grawitację, prędkość orbitalna wynosi zaledwie około 1,6 km/s, a przy prędkości ucieczki piłka oddala się i nigdy nie wraca.
Pomysły za nim
Dlaczego orbitująca piłka nie spada?
Powierzchnia Ziemi wygina się w dół o około 5 metrów na każde 8 kilometrów, które pokonujesz, a cokolwiek upuścisz, spadnie o około 5 metrów w pierwszej sekundzie. Tak więc piłka poruszająca się bokiem z prędkością około 8 kilometrów na sekundę spada o 5 metrów na sekundę, podczas gdy ziemia oddala się o 5 metrów. Nigdy nie zbliża się do ziemi.
Dlaczego taka wysoka góra?
Na Ziemi góra ta ma około 510 km wysokości (8% promienia Ziemi), czyli jest wyższa niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (około 400 km), więc piłka startuje ponad niemal całym powietrzem. W powietrzu opór spowalnia i nagrzewa piłkę na długo przed osiągnięciem prędkości orbitalnej, dlatego prawdziwe rakiety najpierw wychodzą z powietrza, a następnie przyspieszają w bok.
Źródła: masy i rozmiary planet z NASA/JPL (bodies.json); ścieżki są dokładnymi orbitami dwóch ciał. Codzienne prędkości to typowe liczby okrągłe: samoloty pasażerskie latają z prędkością około 900 km/h, a pociski karabinów opuszczają lufę z prędkością od 0,7 do 1,2 km/s, około 1 km/s dla szybkich pocisków.
Przyciąganie każdego obiektu do każdego innego. Grawitacja Ziemi przyciąga wszystko w kierunku jej centrum, dlatego rzeczy spadają.
Więcej w słowniku →Ścieżka czegoś, co stale spada wokół planety lub gwiazdy bez uderzenia w nią, ponieważ porusza się wystarczająco szybko na boki.
Więcej w słowniku →Prędkość, z jaką musisz poruszać się w bok, aby okrążyć planetę na danej wysokości bez upadku lub odletu.Tuż nad powietrzem Ziemi wynosi około 7,8 km/s.
Więcej w słowniku →Prędkość potrzebna do opuszczenia planety na dobre, bez powrotu z powierzchni Ziemi wynosi około 11,2 km/s, nie licząc powietrza.
Więcej w słowniku →Powietrze pcha się w ruchomy obiekt i spowalnia go. To narzędzie to ignoruje; prawdziwa kula armatnia wystrzelona tak szybko zostałaby zatrzymana i spalona przez powietrze.
Tabela danych (alternatywa tekstowa)
Wolniej niż prędkość okrężna: spada z powrotem. Pomiędzy prędkością okrągłą a prędkością ucieczki: krąży po orbicie.
| Planeta | Prędkość orbity kołowej tutaj | Ucieczka prędkości tutaj |
|---|---|---|
| Ziemia | 7,61 km/s | 10,8 km/s |
| Księżyc | 1,62 km/s | 2,29 km/s |
| Mars | 3,42 km/s | 4,84 km/s |
Narzędzia i lekcje wykorzystują uproszczone modele wyłącznie do celów edukacyjnych, nie mogą być używane do nawigacji, planowania misji ani podejmowania jakichkolwiek decyzji operacyjnych. Certyfikaty są bezpłatne i nieakredytowane. Przeczytaj zastrzeżenie dotyczące treści edukacyjnych