ஏன் ஒரு சுற்றுவட்டத்தில் ஒரு விழும்

நீங்கள் விண்வெளி நிலையத்தில் நீந்துவதைக் கண்ட ஒவ்வொரு விண்வெளி வீரரும் பட்டு இருக்கிறார். இதனால், நிலையம் மற்றும் சந்திரன் உள்ளது. இவைகளில் ஒன்றும் “அதிகப் பளு” (overgravity) அல்ல. அவர்கள் பூமியை சுற்றி விழுகின்றன, மீண்டும் மீண்டும், மற்றும் அதை அடிக்க முடியாது.

ஒரு சுற்றுப்பாதையில் எப்போதும் முடிவடையாது என்று வெறும் விழும்.

பார்

ஒரு பந்து பக்கவாட்டில் எறிந்து மற்றும் அது பூமிக்கு கீழே வளைவுகள். அதை கடினமாக எறிந்து, அது மிகவும் தூரத்தில் நிலம். இப்போது அதை மிகவும் கடுமையாக எறிந்து, அது ஒரு மீட்டர் கீழே விழும் போது, அதன் கீழ் உள்ள நிலம் ஒரு மீட்டர் நீளமாகவும் வளைந்துள்ளது என்று நினைத்துப் பாருங்கள். இது இன்னும் கீழே உள்ளது. இது எப்போதும் எந்த நெருங்கிய பெறுகிறது.

பூமியில் நடக்கிறது என்று 7.8 கிமீ/விநாடி மண்ணின் மேல் பகுதியில் (28,000 கி.மீ/மணி) காற்று அதை நிறுத்த வேண்டும் என்று, நாம் முதலில் காற்றின் மேல் போக வேண்டும் ஏனெனில் பூமியில் எதையும் அந்த வேகமாக நகர்த்த முடியும். அதுதான் ஒரு ஏவுகணை செய்கிறது: இது வளிமண்டலத்தின் மேல் விண்கலத்தை உயர்த்தி, பின்னர் அதை பக்கமாக மிகவும் கடினமாகத் தள்ளுகிறது.

• கதிரியக்க வேகத்தை விட மெதுவாக உள்ளது: பாதை பூமியில் வளைகிறது.
• சரியான சுற்று வேகம்: ஒரு வட்டம்.
• ஈரப்பதம்: ஒரு பொருள் வெப்பம் மற்றும் ஈரப்பதத்தைக் கொண்டிருக்கும்.
• escape speed ஐ விட வேகமானது (குறைந்த கதிர்வீச்சில் இருந்து சுமார் 11 km/s): பாதை திறந்து திரும்பாது.

முதலில் யூகிக்கவும்: பூமியை விட, சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் உள்ள உயரத்தில் எவ்வளவு வலுவான புவிஈர்ப்பு உள்ளது?

90% பேர் ஆங்கிலத்தில் பேசுகின்றனர். விண்வெளி வீரர்கள் ஈர்ப்பு இல்லாததால் நீந்தவில்லை, ஆனால் அவர்கள் மற்றும் அவர்களது நிலையம் ஒன்றாக விழுகின்றன.

ஒரு விண்கலம் உள்ளே விழும் அனைத்து ஒரே விகிதத்தில் ஒன்று சேர்ந்து விழுகிறது, எனவே வேறு எதையும் அழுத்தம் இல்லை. அதனால்தான் விண்வெளி வீரர்கள் நீரில் பறக்கிறார்கள். விண்வெளி நிறுவனங்கள் இதை மிகச்சிறிய ஈர்ப்பு என்று அழைப்பார்கள்.

புரிந்துகொள்

பூமிக்கு அருகில், ஈர்ப்பு விசை g = GM/r² என்ற வேகத்துடன் இழுக்கிறது. ஒரு வட்டத்தின் ஆரம் r, வேகம் v இல் நகர்வது v²/r மையத்தை நோக்கி ஒரு இழுவை தேவைப்படுகிறது. ஒரு வட்டப்பாதையில் ஈர்ப்பு விசையானது அதே தள்ளுதலை வழங்குகிறது:

v²/r = GM/r²  →  v = √(GM / r)

பூமியின் GM = 398,600 km³/s² மற்றும் r = 6,371 + 200 = 6,571 km, v ≈ 7.79 km/s ஆகும். நியூட்டனின் 600 கிமீ மலையின் உயரத்தில், r = 6,978 கிமீ மற்றும் v = 7.56 கிமீ/விநாடி.

ஒரு சுற்றுக்கு தேவையான நேரம் பின்வருமாறு: T = 2πr / v, 200 கிமீ வேகத்தில் சுமார் 88 நிமிடங்கள். உயர்ந்த வட்டப்பாதைகள் மெதுவாகவும் நீண்டதாகவும் உள்ளன: சந்திரனின், 384,400 கிமீ தொலைவில், 27.3 நாட்கள் ஆகும்.

மாஸ்டர்

அகலத்தில் r₀ உடன் வேகத்துடன் v மற்றும் பாதை ஒரு கோணப் பகுதியாக உள்ளது பூமியின் மையம் ஒரு புள்ளியில். கிலோவுக்கு எரிசக்தி,

ε = v²/2 − μ/r₀,

வடிவத்தை தீர்மானிக்கிறது: ε < 0 is an ellipse (including the circle and the paths that hit the ground, which are ellipses interrupted by the surface), ε = 0 a parabola, ε >0ஒரு ஹைபர்போலா. ε =0என்ற அமைப்பு வெளியேறும் வேகத்தை v_esc = √(2μ/r₀) என்று தருகிறது, இது அதே உயரத்தில் வட்ட வேகத்தின் √2 மடங்கு ஆகும்.

ஒரு கிடைமட்ட ஏவுகணை எப்போதும் apsis இல் ஏவுகணையை அமைக்கும்: v வட்ட வேகம் கீழே இருந்தால், விண்மீன் சுற்றுப்பாதையின் உயரமான புள்ளி, மேலே இருந்தால் குறைந்தபட்சம். இதனால், மலையில் இருந்து விழும் பந்துகள் மெல்லியதாகவும், கீழே இருந்து திரும்பி வரும் பந்துகள் வேகமாகவும் இருக்கும்.