Canhão de Newton
Dispare uma bola de canhão cada vez mais rápido do topo de uma montanha até que ela orbite e, em seguida, escape.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Canhão de Newton
O que é isto? Isaac Newton imaginou um canhão em uma montanha tão alta que ele se levanta do ar. Dispare a bola lentamente e ela cai de volta para baixo. Dispare-a rápido o suficiente e o chão se curva para longe sob ela tão rápido quanto ela cai, então ela nunca pousa.
Como usá-lo: Ajuste a velocidade de lançamento com o controle deslizante ou um botão de velocidade, em seguida, pressione Disparar.Tiras anteriores permanecem na tela para que você possa compará-los.
Quão rápido é isso?
- O seu tiro
- Avião a jato, cerca de 900 km/h (0.25 km/s)
- Bala de rifle, cerca de 1 km/s
- Velocidade de órbita
- Velocidade de escape
A montanha é desenhada muito mais alta do que qualquer outra montanha real, para que você possa vê-la.
Experimente isto.
- Pressione "Jet airliner" e dispare, depois "Rifle bullet" e dispare.Aviso: Mesmo coisas muito rápidas do dia-a-dia não são nem de longe suficientemente rápidas para orbitar.
- Pressione "velocidade de órbita" e disparar.Aviso: A bola vai todo o caminho e volta para o canhão. Ela está caindo o tempo todo, mas continua a falhar o chão.É assim que a Estação Espacial Internacional permanece em pé.
- Dispara um pouco mais devagar do que a velocidade orbital, depois um pouco mais rápido.Aviso: Mais lento: o círculo se curva para baixo e pousa em parte do caminho ao redor.Mais rápido: o círculo se estende em um longo oval que balança muito longe e volta.
- Pressione "Escape speed" e dispare, depois mude o planeta para a Lua.Aviso: Na velocidade de fuga a bola sai e nunca mais volta. Na Lua, com sua gravidade mais fraca, a velocidade orbital é de apenas cerca de 1.6 km/s.
As ideias por trás disso
Por que a bola orbitante não cai?
A superfície da Terra curva-se para baixo cerca de 5 metros a cada 8 quilómetros que percorremos, e qualquer coisa que cai cai cerca de 5 metros no seu primeiro segundo. Assim, uma bola que se move lateralmente a cerca de 8 quilómetros por segundo cai 5 metros a cada segundo enquanto o chão se afasta em 5 metros.
Por que uma montanha tão alta?
Na Terra, a montanha aqui tem cerca de 510 km de altura (8% do raio da Terra), mais alta que a Estação Espacial Internacional voa (cerca de 400 km), então a bola começa acima de quase todo o ar. No ar, o arrasto desacelera e aquece a bola muito antes de atingir velocidade orbital.
Fontes: massas e tamanhos dos planetas do NASA/JPL (bodies.json); trajetórias são órbitas exatas de dois corpos. Velocidades diárias são números redondos típicos: aviões a jato cruzam a cerca de 900 km/h, e balas de rifle saem do cano em aproximadamente 0,7 a 1,2 km/s, cerca de 1 km/s para uma rápida.
A gravidade da Terra puxa tudo para o seu centro, e é por isso que as coisas caem.
Mais no glossário →O caminho de algo que continua caindo em torno de um planeta ou estrela sem nunca atingi-lo, porque está se movendo lateralmente rápido o suficiente.
Mais no glossário →A velocidade que você deve ir de lado para circular um planeta a uma determinada altura sem cair ou voar, logo acima do ar da Terra é de cerca de 7,8 km/s.
Mais no glossário →A velocidade necessária para deixar um planeta para sempre, sem nunca voltar atrás, da superfície da Terra é de cerca de 11,2 km/s, ignorando o ar.
Mais no glossário →O ar empurra contra um objeto em movimento e o desacelera. Esta ferramenta ignora isso; uma bola de canhão real disparada tão rápido seria parada e queimada pelo ar.
Tabela de dados (texto alternativo)
Mais lenta do que a velocidade circular: cai para trás. Entre a velocidade circular e a velocidade de fuga: orbita.
| Planeta | Velocidade da órbita circular aqui | Escape velocidade aqui |
|---|---|---|
| Terra | 7,61 km/s | 10,8 km/s |
| Lua | 1,62 km/s | 2,29 km/s |
| Marte | 3,42 km/s | 4,84 km/s |
As ferramentas e lições utilizam modelos simplificados apenas para aprendizagem, não devendo ser utilizados para navegação, planejamento de missões ou qualquer decisão operacional. Os certificados são gratuitos e não credenciados. Leia o aviso de conteúdo educacional