Bab iki digawé déning Local Solar System Anggota tim Foundation bisa dioptimalkeun ku hiji reviewer anu qualified. Apa sampeyan duwe kualifikasi ing topik iki? Suggestion an edit
Kanopi
Bukak kaca lengkapApa iki? Isaac Newton ngabayangkeun meriam di gunung anu luhur pisan nepi ka bisa nabrak langit. Tembak bolana laju-laju, tuluy jatuh deui. Tembak balna gancang-gancang, teras taneuh di handapeun éta bakal melengkung sakumaha gancangna jatuh, jadi henteu pernah turun. Éta orbit.
Carane nggunakake: Tetep laju diluncurkeun ku slider atawa tombol laju, tuluy pencét Gun. Sniper sadurungé tetep dina layar supados anjeun bisa ngabandingkeunana.
Apa cepet?
- Gunakake
- Jet pesawat, kira-kira 900 km/jam (0.25 km/s)
- Gundul, kira-kira 1 km/s
- Kecepatan orbit
- Kecepatan
Gunung digambarkeun langkung luhur tibatan gunung anu nyata, janten anjeun tiasa ningali éta. Kalawan angin diabaikan.
Coba iki
- Sawisé iku, "Jet Airliner" lan "Rifle Bullet" ditembakake.Catatan: Dugi ka sapopoé anu gancang teu cukup gancang pikeun orbit.
- "Orbit speed" lan tekan "fire".Catatan: Bolana ngalirukeun sakuliah jalan sarta balik ka meriam. Bolana terus turun, tapi tetep teu bisa narik taneuh. Ku kituna Stasiun Luar Angkasa Internasional tetep aya.
- Sacara umum, laju orbital langkung gancang tibatan kecepatan gravitasi.Catatan: Lemah: éta ngalempeng ka handap sarta ndarat sabagean jalanna. Gancang: lingkaran ngalegakeun kana bentuk oval panjang anu ngaleuwihan jauh sarta balik deui.
- Sawisé ngaleupaskeun "Escape speed" lan "fire", banjur pindah planet ka Bulan.Catatan: Dina laju kabur, bolana leumpang sarta teu pernah balik deui. Di Bulan, ku gravitasina anu leutik, laju orbitna ngan ukur sakitar 1.6 km/s.
Ide-ide ing mburiné
Mengapa bola orbit tidak jatuh?
Éta leungit, sakur waktos. Permukaan Bumi melengkung ka handap ku kira-kira 5 méter pikeun unggal 8 kilométer anjeun ngajalankeun, sareng naon waé anu dileungitkeun bakal turun sakitar 5 méter dina detik kahiji. Jadi bola nu muter ka sisi kalayan kecepatan kira-kira 8 kilométer per detik bakal turun 5 méter unggal detik nalika taneuh turun 5 méter. Éta henteu pernah langkung caket kana taneuh.
Apa tegese gunung sing dhuwur?
Di Bumi gunung di dieu kira-kira 510 km luhurna (8% tina radius Bumi), leuwih luhur ti Stasiun Luar Angkasa Internasional nu terbang (kira-kira 400 km), jadi bola mimitina aya di luhur hampir sakabéh udara. Dina hawa, tarik bakal ngaleuwihan sarta ngapanaskeun bola lami saméméh ngahontal kecepatan orbit. Éta sababna rokét nyata mimitina angkat ti udara, tuluy laju ka sisi.
Sumber: massa jeung ukuran planét ti NASA/JPL (bodies.json); jalurna nyaéta orbit dua awak anu leres. Kacepetan sapopoé nyaéta angka bulat biasa: pesawat jet ngalayang sakitar 900 km/jam, sarta peluru senapan ninggalkeun barel kira-kira 0.7 ka 1.2 km/s, sakitar 1 km/s pikeun anu gancang.
Kakuatan tarik anu dimiliki ku unggal obyék ka unggal obyék séjén. Gravitasi Bumi narik sagalana ka pusatna, sabab kituna sagalana turun.
Tambah ing kosakata →Sacara umum, éta mangrupikeun titik anu paling caket sareng Bumi, tapi henteu pernah dipikaterang yén éta ngagaduhan hiji planét.
Tambah ing kosakata →Kacepetan anu kudu dijalankeun pikeun ngalirukeun planét dina luhur anu ditangtukeun tanpa kaleungitan atawa lebet. Di luhur hawa Bumi éta kira-kira 7,8 km/s.
Tambah ing kosakata →Kacepetan anu diperlukeun pikeun ninggalkeun planét pikeun salawasna, teu pernah balik deui. Ti permukaan Bumi éta kira-kira 11.2 km/s, henteu diitung udara.
Tambah ing kosakata →Udara nu ngadorong objek anu gerak sarta ngalambangkeunana. Alat ieu teu merhatikeun éta; bola meriam nyata anu ditembak gancang kitu bakal dieureunkeun ku udara sarta dibakar.
Jadwal data (alternatif teks)
Lemah ti laju lingkaran: éta bakal turun deui. Antara laju lingkaran jeung laju escape: éta bakal orbit. Di luhur laju escape: éta bakal leupas pikeun salawasna.
| Planit | Kecepatan orbit bunder disini | Kecepatan escape ing kene |
|---|---|---|
| Marcapada | 7,61 km/s | 10,8 km/s |
| Bulan | 1,62 km/s | 2,29 km/s |
| Mars | 3,42 km/s | 4,84 km/s |
Nalika bali, dheweke banjur ditawan. Nanging, ora ana sing bisa njamin manawa ora bakal kedadeyan. Dina Bumi, laju éta nyaéta 11,2 km per detik, sareng pikeun ngahontal éta sababna rokét-rokét janten ageung.
Nanging, nalika digawé, bahan-bahan kasebut ora bisa disimpen.
Lihat
Nalika bal dijupuk, banjur dibuwang menyang ngisor. Nalika diukir, wangunné luwih dhuwur tinimbang nalika digawé. Apa ana kecepatan sing cepet banget sing ora bakal bali maneh?
Ya. Kacepetan ieu disebut kecepatan kabur (atawa kecepatan kabur). Tapi, nalika éta dilaksanakeun, henteu aya anu tiasa ngaleungitkeun karusakan anu disababkeun ku gravitasi.
| Dunia | Kecepatan metu saka permukaan |
|---|---|
| Bulan | 2.4 km/s |
| Mars | 5.0 km/s |
| Bumi | 11.2 km/s |
| Jupiter | 59.5 km/s |
| Sun | 617.6 km/s |
Kecepatan escape Bulan kirang ti saperempat tina Bumi. Sacara umum, bulan bisa dipaké pikeun ngaluncurkeun sajumlah alat-alat anu penting.
Nalika bulan purnama, langit katon cahya. Coba laju di handapeun sarta luhureun laju escape anu ditampilkeun dina bacaan.
Ngerti
Dina kasus ieu, énergi kinetik tina awak cukup pikeun ngaleuwihan gravitasi “saeutik” sacara lengkep. Ngitung energi kinetik padha karo energi sing dibutuhake kanggo tekan ora ana watese:
½ v² = μ / r ⇒ v_escape = √(2μ / r)
Ngbandingake karo kecepatan lingkaran √(μ/r): kecepatan escape iku tansah √2 ≈ 1.414 aldiz kecepatan bunder ing jarak sing padha.
Durung penting:
- Iki ora gumantung marang massamu. Sebuah kerikil dan sebuah pesawat luar angkasa membutuhkan kecepatan yang sama. (The spaceship needs much more energy, of course.)
- Ieu gumantung kana dimana anjeun mimiti. Jauh, r langkung ageung sareng escape langkung gampang. Ti orbit geostasioner, kecepatan kabur Bumi ngan ukur 4,3 km/s.
Rockets never actually fire up to 11.2 km/s at the ground. Nalika pesawate lagi ngambang, mesin-mesin kasebut terus ditarik. Kauntungan tina sistem ieu nyaéta henteu perlu ngagantikeun alat-alat anu aya dina mesin.
Master
Ing kasus energi orbital spesifik ε = v²/2 − μ/r, escape tegese ε ≥ 0. Dina titik ε = 0, jalurna parabola sareng kecepatanna naék ka nol dina infiniti. Langkung cepet tinimbang iku, jalur iku hiperbola lan objek tetep ngemot kecepatan sisa ing jarak adoh, kecepatan hiperbolik v∞:
v² = v∞² + v_escape², C₃ = v∞²
Mission planners quote launch energy as C₃ (km²/s²). Kanggo transfer Mars, v∞ nalika lelungan kira-kira 2.9 km/s, mula C₃ ≈ 8.7 km²/s².
Hubungan iki nyembunyiaké salah siji efek paling migunani ing penerbangan luar angkasa, Efek Oberth: hiji ngabakar anu dijieun jero dina sumur gravitasi, dimana anjeun geus gerak gancang, mésér langkung v∞ tibatan ngabakar anu sami anu dilakukeun jauh. Ti orbit parkir 200 km sakuriling Bumi (kacepetan lingkaran 7,78 km/s, kacepetan escape 11,0 km/s), ngahontal v∞ = 2,9 km/s ngan butuh 3,6 km/s mesin bakar, henteu 3,2 + 2,9 = 6,1 km/s. Satelit iki diprodhuksi déning perusahaan swasta lan dioperasikaké déning PT.
Coba
Dina Bulan, tiup dina kecepatan anu saeutik di handapeun laju kabur nu digambarkeun dina bacaan, tuluy saeutik di luhur. Babandingkeun dua jalurna. Saterusna coba anu sami dina Bumi jeung Mars.
Great. Tantangan iku ngendi learning sticks.
Tes Cepat
3 pitakon cepet. Pilih jawaban kanggo ndeleng apa sampeyan bener.
-
Kecepatan kabur Bumi saka permukaan kira-kira:
- A 7.9 km/s
- B 11.2 km/s
- C 29.8 km/s
- D 617 Km/s
Papar jawaban
B. 11.2 km/s
-
Kecepatan escape iku berapa kali kecepatan orbit lingkaran ing jarak sing padha?
- A 2
- B √2 (kira-kira 1.41)
- C 1/2
- D π
Papar jawaban
B. √2 (kira-kira 1.41)
-
Apa kecepatan escape gumantung karo massa objek sing diluncurake?
- A Ya, obyek kang luwih entheng butuh luwih
- B Ya, obyek kang luwih cerah butuh luwih
- C Ora, mung ing massa planet lan jarak wiwitan
- D Mung ing atmosfer
Papar jawaban
C. Ora, mung ing massa planet lan jarak wiwitan
Baris pungkasan
- Dimainake karo interaktif
- Waca pelajaran
- Tantangan
- Ngrampungake pitakonan
Tandai pelajaran wis rampung kanggo nyimpen ing kemajuan sampeyan ing piranti iki.
Latihan rampung. Bagus!
Nganti sabanjure Kenapa orbit iku jatuhKata ing pelajaran iki
Sumber
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 3: Gravity and Mechanics
- NASA NSSDCA Planetary Fact Sheet (escape velocities)
- JPL SSD: Planetary Physical Parameters
- NASA NSSDCA Sun Fact Sheet
Pelajaran iki lisensi CC BY-SA 4.0.