ایک مدار کیوں ایک گرنے ہے

آپ نے کبھی خلائی اسٹیشن میں ابھرتے دیکھا ہے ہر فضائیات ہے گر رہا. تو یہ اسٹیشن ہے، اور اسی طرح چاند ہے. ان میں سے کوئی بھی “گریویٹی کے اوپر” ہیں. وہ زمین کے ارد گرد، بار بار اور بار بار گر رہے ہیں، اور کبھی نہیں لگتا.

ایک مدار صرف کبھی ختم نہیں ہوتا ہے کہ ایک سقوط ہے.

دیکھو

گيل کو جانب سے پھینکيں اور زمين پر اس کي کرين لگ جا ئيے اسے سخت پھینکو اور یہ دور زمینوں. اب تصور کریں کہ ایک میٹر کے نیچے زمین کو پھینکنے سے، اس وقت تک یہ بہت مشکل ہے پھرا پھرا کر ایک میٹر سے بھی. یہ اب بھی گر رہا ہے. یہ صرف کوئی قریب نہیں ہوتا.

زمین پر کہ کے بارے میں ہوتا ہے 7.8 ميل/سیکنڈ سطح کے قریب (28,000 کلو میٹر/ گھنٹہ)۔ زمین پر کچھ بھی تیزی سے منتقل نہیں کر سکتا کیونکہ ہوا اسے روک دے گا، تو ہم پہلے ہوائی اوپر جاؤ. راکٹ کا کام یہی هے کہ فضائي جهاز کو فضا کے اوپر اٹھا کر اسے دباتا هے سا ئےبہت مشکل.

• مداري رفتار سے سست: راستہ زمين ميں کرينگ کي طرف جا تا هے
• ایک دائرہ.
• جلدي سے: بيضوي، باہر اور واپس جھکتا
• escape speed سے زائد تیز (کم مدار سے تقريباً 11 km/s): راستہ کھولتا هے اور کبھی واپس نہیں آتا

پہلے اندازہ لگاؤ: زمین کے مقابلے میں بین الاقوامی خلائی اسٹیشن کی بلندی پر کشش ثقل کتنا مضبوط ہے؟

90٪ کے بارے میں مضبوط. فضانوردوں کو لہروں نہیں کیونکہ کشش قوت غائب ہے، لیکن کیونکہ وہ اور ان کے اسٹیشن ایک ساتھ گر رہے ہیں.

ایک گرنے والی خلائی جہاز کے اندر سب کچھ ایک ہی شرح پر مل کر گرتا ہے، تو کچھ بھی دوسرے چیزوں پر دباؤ نہیں ڈالتا. یہ ہے کہ کیوں فضائیے ابھرتے ہیں. خلائی ایجنسیوں نے اسے بلایا ما يکروگرافيٹی.

سمجھو

زمین کے قریب، کشش ثقل g = GM/r² کی تیزی سے کھینچتا ہے. ريڈيو r کے دائرے ميں رفتار v پر منتقلي کو مرکز v²/r کی طرف کشش کا احتياج هے ایک مدار جہاں کشش ثقل بالکل اس کھینچنے کی فراہمی ہے:

v²/r = GM/r²  →  v = √(GM / r)

زمین کی GM = 398,600 km³/s² اور r = 6,371 + 200 = 6,571 km، v ≈ 7.79 km/s کے ساتھ فلم میں نیوٹن کے خیالی 600 کلومیٹر پہاڑ کی بلندی پر، r = 6978 کلومیٹر اور v = 7.56 کلومیٹر/سیکنڈ۔

ایک دور کے لئے وقت یہ ہے: T = 2πr / v، 200 کلومیٹر پر تقریباً 88 منٹ۔ اعلیٰ مداریں سست اور طویل ہیں: چاند، 384,400 کلومیٹر دور، 27.3 دن لے لیتا ہے.

ماسٹر

ريڈيو r₀ پر افقي طور پر رفتار v کے ساتھ شروع کريں اور راستہ زمين کے مرکز کے ساتھ ایک کانيک سکشن هے ہر کیلوگرام توانائی،

ے = v²/2 - μ/r₀،

شکل کا فیصلہ کريں: 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 > 0 ايک هيپربولا 0 کو صفر کر نے سے اسکا رفتار v_esc = √(2μ/r₀) ميں آ جاتا هے جو دقيقا √2 بار ايک ئي بلندي پر دائري رفتار کي سرکلري رفتار هے

افقي لا نچ ہمیشہ لا نچ پو اينٹ کو apsis پر رکھتا هے اگر v دائري رفتار کے نيچے هے تو مدار کا سب سے اوپري نقطہ ، اگر اوپر هے تو سب سے زيرترين یہی وجہ ہے کہ فلم میں سست گولوں پہاڑ سے دور گر پڑتے ہیں، اور تیز لوگ اس کے نیچے سے واپس آتے ہیں.