ปืนใหญ่ของนิวตัน
ยิงลูกปืนเร็วขึ้นและเร็วขึ้นจากยอดเขา จนกว่ามันจะโคจรรอบแล้วหนีไป
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
ปืนใหญ่ของนิวตัน
นี่มันอะไรกัน ไอแซค นิวตันจินตนาการปืนใหญ่บนภูเขา สูงมากจนมันกระโดดขึ้นมาจากอากาศ ยิงลูกบอลช้าๆ แล้วมันจะตกลงมาอีกครั้ง ยิงมันเร็วพอ และพื้นดินก็โค้งไปทางด้านล่าง
ใช้ยังไง: ตั้งค่าความเร็วในการยิงด้วยตัวเลื่อนหรือปุ่มความเร็ว แล้วกดปืน ภาพที่ถ่ายก่อนหน้านี้จะยังคงอยู่บนจอ เพื่อคุณจะได้เปรียบเทียบ
เร็วแค่ไหน
- นายยิง
- เครื่องบินเจ็ต,ประมาณ 900 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (0.25 กิโลเมตรต่อวินาที)
- กระสุนปืน,ประมาณ 1 กิโลเมตรต่อวินาที
- ความเร็วของวงโคจร
- ความเร็วในการหลบหนี
เขาถูกวาดให้สูงกว่าที่จริงมาก คุณจะเห็นมันได้
ลองนี่สิ
- กด "เครื่องบินเจ็ท" แล้วยิง จากนั้น "กระสุนปืน" และยิงข้อความ: มันจะตกลงมาในเวลาเดียวกัน แม้แต่สิ่งของที่เร็วที่สุดก็ไม่สามารถโคจรได้
- กด "ความเร็ววงโคจร" และยิงข้อความ: ลูกบอลจะไปรอบๆ แล้วกลับมาที่ปืนใหญ่ มันตกลงมาตลอด แต่มันยังหลุดพื้นอยู่
- ยิงช้ากว่าความเร็วโคจรนิดหน่อย จากนั้นก็เร็วขึ้นอีกนิดข้อความ: ช้ากว่า: มันโค้งลงมาและลงจอดในบางส่วนของทางรอบ ๆ เร็วขึ้น: วงกลมยืดออกเป็นรูปไข่ยาวที่หมุนไปไกลและกลับมา
- กดปุ่ม "ความเร็วในการหลบหนี" และยิง จากนั้นเปลี่ยนดาวเคราะห์เป็นดวงจันทร์ข้อความ: บนดวงจันทร์ ด้วยแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอกว่า ความเร็วโคจรเพียงแค่ประมาณ 1.6 กิโลเมตรต่อวินาที
ความคิดเบื้องหลังมัน
ทำไมลูกบอลที่โคจรไม่ตกลงมา
มันตกตลอดเวลาพื้ นผิวโลกโค้งลงไปประมาณ 5 เมตร สำหรับทุกๆ 8 กิโลเมตรที่คุณเดินทาง และสิ่งใดก็ตามที่ตกลงมาจะตกลงมาประมาณ 5 เมตร ในวินาทีแรกดังนั้นลูกบอลที่เคลื่อนไหวไปด้านข้างที่ประมาณ 8 กิโลเมตรต่อวินาทีจะตกลงมา 5 เมตรทุกวินาทีในขณะที่พื้นดินลดลงไป 5 เมตรมันไม่เคยเข้าใกล้พื้น
ทำไมต้องเป็นภูเขาสูงขนาดนี้
บนโลกภูเขาที่อยู่ตรงนี้สูงประมาณ 510 กิโลเมตร (8% ของรัศมีของโลก) ซึ่งสูงกว่าสถานีอวกาศนานาชาติที่บินได้ (ประมาณ 400 กิโลเมตร) ดังนั้นลูกบอลจึงเริ่มต้นจากเหนือชั้นอากาศโดยมาก ในขณะที่อยู่ในอากาศ การดึงจะชะลอและทำให้ลูกบอลร้อนก่อนที่จะถึงความเร็วรอบวงโคจร นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจรวดจริงๆ จึงต้องขึ้นไปจากชั้นอากาศก่อน และจากนั้นก็เร่งความเร็วไปทางด้านข้าง
ข้อมูล: มวลและขนาดของดาวเคราะห์จาก NASA/JPL (bodies.json); เส้นทางเป็นวงโคจรที่ถูกต้องของทั้งสองตัว ความเร็วในชีวิตประจำวันเป็นตัวเลขรอบๆ ทั่วไป: เครื่องบินเจ็ตใช้ความเร็วประมาณ 900 กม./ชม. และกระสุนปืนออกจากถังประมาณ 0.7 ถึง 1.2 กม./วินาที, สำหรับลูกที่รวดเร็วก็ประมาณ 1 กม./วินาที
แรงดึงดูดของโลก ดึงทุกสิ่งไปยังศูนย์กลางของมัน นั่นคือเหตุผลที่สิ่งต่างๆตกลงมา
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →เส้นทางของบางสิ่ง ที่คอยตกลงมารอบดาวเคราะห์ หรือดาว โดยไม่เคยชนมัน เพราะว่ามันเคลื่อนที่ไปด้านข้างอย่างรวดเร็วพอ
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →ความเร็วที่คุณต้องไปข้างๆ เพื่อโคจรรอบดาวเคราะห์ ที่ระดับสูงที่กำหนด โดยไม่ตกลงมาหรือบินออกไป เหนืออากาศของโลกมันอยู่ที่ประมาณ 7.8 กิโลเมตรต่อวินาที
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →ความเร็วที่จำเป็นที่จะออกจากดาวเคราะห์ไปตลอดกาล ไม่เคยกลับมาอีกเลย จากพื้นผิวโลกมันคือประมาณ 11.2 กิโลเมตรต่อวินาที
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →อากาศผลักวัตถุเคลื่อนที่และทำให้มันช้าลง เครื่องมือนี้จะไม่สนใจมัน ลูกปืนจริงๆ ที่ยิงเร็วขนาดนี้ จะถูกหยุดและเผาไหม้โดยอากาศ
ตารางข้อมูล (ตัวเลือกข้อความ)
ความเร็วช้ากว่าความเร็วลม: มันจะตกลงมา ระหว่างความเร็วลมและความเร็วหนี: มันโคจรรอบวงโคจร ความเร็วที่มากกว่าหรือเท่ากับความเร็วหนี: มันจะออกไปตลอดกาล
| ดาวเคราะห์ | ความเร็ววงโคจร | ความเร็วในการหลบหนีที่นี่ |
|---|---|---|
| โลก | 7.61 กม./วิ | 10.8 กม./วิ |
| ดวงจันทร์ | 1.62 กม./วิ | 2.29 กม./วิ |
| ดาวอังคาร | 3.42 กม./วิ | 4.84 กม./วิ |
เครื่องมือและบทเรียนใช้แบบจำลองที่เรียบง่ายเพื่อการเรียนรู้เท่านั้น มันไม่ควรจะถูกใช้ในการนำทาง การวางแผนภารกิจ หรือการตัดสินใจในการปฏิบัติงานใดๆ ใบรับรองเป็นของฟรี และไม่มีการยืนยัน อ่านข้อยกเว้นความรับผิดชอบของเนื้อหาการศึกษา