Гармата Ньютона
Стріляти з гармати швидше і швидше з вершини гори, поки вона не займе орбіту, а потім втече.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Гармата Ньютона
Що це? Ісаак Ньютон уявляв собі гармату на горі, яка була настільки високою, що вискочила з повітря. Повільно стріляйте у м’ яч, і він паде назад. Стріляйте достатньо швидко, і земля під ним відхилиться так само швидко, як і м’ яч падає, отже, м’ яч ніколи не приземлиться. Це орбіта.
Як ним користуватися: Встановіть швидкість запуску за допомогою повзунка або кнопки швидкості, а потім натисніть кнопку Постріл. Попередні вистріли залишаться на екрані, щоб ви могли їх порівняти.
Насколько быстро?
- Твій вистріл.
- Реактивний літак, приблизно 900 км/год (0.25 км/с)
- Гвинтівкова куля, близько 1 км/с.
- Швидкість орбіти
- Швидкість евакуації
Гора буде намальовано набагато вище, ніж будь- яка справжня гора, щоб ви могли її побачити. Опір повітря буде проігноровано.
Спробуй це.
- Натисніть "Реактивний літак" і стріляти, потім "Гвинтівка" і стріляти.Зауваження: Обидва падають назад майже одночасно. Навіть дуже швидкі звичайні речі далеко не достатньо швидкі, щоб рухатися по орбіті.
- Натисніть "Швидкість орбіти" і стріляти.Зауваження: М’ яч обертається навколо своєї осі і повертається до гармати. Він падає весь час, але не сягає землі. Ось як Міжнародна космічна станція утримується на місці.
- Стріляти трохи повільніше, ніж орбітальна швидкість, а потім трохи швидше.Зауваження: Повільніше: куля повертається вниз і приземляється на певній частині шляху. Швидше: коло розтягується у довгий овал, який вилітає далеко за межі кола і повертається назад.
- Натисніть « Швидкість втечі » і стріляйте, а потім перемістіть планету на Місяць.Зауваження: На швидкості втечі м'яч відлітає і більше не повертається. На Місяці, з його слабшою гравітацією, орбітальна швидкість становить лише близько 1.6 км/с.
Ідеї, що стоять за цим
Чому орбітальний м'яч не падає?
Вона дійсно падає, і це відбувається постійно. Поверхня Землі викривляється вниз на приблизно 5 метрів за кожні 8 кілометрів вашого шляху, і будь- що, що падає, падає приблизно на 5 метрів у першій секунді свого падіння. Отже, м’ яч, який рухається з боків зі швидкістю близько 8 кілометрів на секунду, падає на 5 метрів кожної секунди, тоді як земля відхиляється на 5 метрів. Він ніколи не підходить ближче до землі.
Чому така висока гора?
На Землі висота гори, яку ви бачите тут, становить близько 510 км (8% радіусу Землі), тобто вона вище за Міжнародну космічну станцію (близько 400 км), отже, кулька починає рух майже над усім повітрям. У повітрі, опір повітря сповільнює і нагріває кулю ще до того, як вона досягне швидкості обертання навколо своєї осі. Саме тому справжні ракети спочатку піднімаються з повітря, а потім прискорюються в бік.
Джерела: планетні маси і розміри з NASA/JPL (bodies.json); траєкторії є точним орбітами двох тіл. Щоденні швидкості є типовими круглими цифрами: реактивні літаки круїзують приблизно 900 км/год, а гвинтівкові кулі залишають ствол приблизно на 0.7 до 1.2 км/с, близько 1 км/с для швидкого.
Притягання, яке кожен об'єкт має до кожного іншого. Земна гравітація притягує все до свого центру, тому речі падають.
Більше у словнику →Траєкторія чогось, що продовжує падати навколо планети або зорі, не вдарившись об неї, тому що рухається в сторони достатньо швидко.
Більше у словнику →Швидкість, з якою ви повинні рухатися в бік, щоб обертатися навколо планети на заданій висоті без падіння або відльоту. Прямо над повітрям Землі вона становить близько 7.8 км/с.
Більше у словнику →Швидкість, яка потрібна для того, щоб залишити планету назавжди і ніколи не повертатися назад. З поверхні Землі вона становить близько 11.2 км/с, ігноруючи повітря.
Більше у словнику →Повітря натискає на рухомий об’ єкт і сповільнює його. Цей інструмент не бере до уваги це явище; справжня гарматна куля, вистрілена з такою швидкістю, була б зупинена і спалена повітрям.
Таблиця даних (альтернатива тексту)
Повільніше за швидкість обертання: він повертається назад. Між швидкістю обертання і швидкістю втечі: він орієнтується на орбіті. На або вище швидкості втечі: він залишає навколоземну орбіту назавжди.
| Планета | Швидкість обертання орбіти | Швидкість евакуації тут |
|---|---|---|
| Земля | 7,61 км/с | 10,8 км/с |
| Місяць | 1,62 км/с | 2,29 км/с |
| Марс | 3,42 км/с | 4,84 км/с |
Інструменти і уроки використовують спрощені моделі лише для навчання. Їх не слід використовувати для навігації, планування місій або прийняття будь- яких оперативних рішень. Сертифікати є безкоштовними і не акредитованими. Прочитайте застереження щодо освітнього вмісту