Súng trường Newton
Bắn một quả đạn pháo nhanh hơn và nhanh hơn từ trên đỉnh núi cho đến khi nó quay quanh, sau đó thoát ra.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Súng trường Newton
Cái gì thế này? Isaac Newton đã tưởng tượng ra một khẩu pháo trên một ngọn núi cao đến nỗi nó bay lên khỏi không trung. Bắn quả bóng chậm và nó sẽ rơi xuống. Bắn nó đủ nhanh và mặt đất sẽ cong lại dưới nó như nó rơi nhanh vậy, vì thế nó sẽ không bao giờ hạ cánh. Đó là quỹ đạo.
Cách dùng: Chọn tốc độ phóng bằng trượt hay nút tốc độ, rồi nhấn Bắn. Những bức ảnh trước đó vẫn còn trên màn hình để bạn có thể so sánh chúng.
Tốc độ thế nào?
- Cậu bắn đi.
- Máy bay phản lực, khoảng 900 km/h (0.25 km/s)
- Súng trường, khoảng 1 km/s.
- Tốc độ quỹ đạo
- Tốc độ thoát
Núi được vẽ cao hơn bất kỳ núi nào thật để bạn có thể thấy nó.
Thử cái này xem.
- Nhấn "Jet airliner" và bắn, sau đó "Rifle bullet" và bắn.Ghi chú: Cả hai đều rơi xuống gần như cùng một lúc, thậm chí những thứ thường ngày rất nhanh cũng không đủ nhanh để bay quanh quỹ đạo.
- Nhấn "Tốc độ quỹ đạo" và bắn.Ghi chú: quả bóng đi vòng quanh và quay lại pháo nó rơi suốt thời gian, nhưng nó cứ không chạm đất đó là cách mà trạm vũ trụ quốc tế đứng lên.
- Bắn chậm hơn tốc độ quỹ đạo một chút, rồi nhanh hơn một chút.Ghi chú: Chậm hơn: nó cong xuống và hạ cánh một phần đường vòng. Nhanh hơn: vòng tròn kéo dài thành hình bầu dục dài, bay xa ra ngoài và quay lại.
- Nhấn "Tốc độ trốn thoát" và bắn, sau đó chuyển hành tinh sang Mặt Trăng.Ghi chú: Trên Mặt Trăng, với lực hấp dẫn yếu hơn, vận tốc quỹ đạo chỉ khoảng 1.6 km/s.
Ý tưởng đằng sau nó
Sao quả bóng quay không rơi xuống?
Nó rơi, mọi lúc. Bề mặt Trái Đất cong xuống khoảng 5 mét mỗi 8 km bạn đi, và bất cứ thứ gì bị rơi xuống sẽ rơi khoảng 5 mét trong giây đầu tiên của nó. Vì vậy một quả bóng di chuyển theo chiều ngang với vận tốc khoảng 8 km/s sẽ rơi 5 mét mỗi giây trong khi mặt đất giảm đi 5 mét. Nó không bao giờ gần hơn mặt đất.
Tại sao lại có một ngọn núi cao như vậy?
Trên Trái Đất, ngọn núi ở đây cao khoảng 510 km (8% bán kính Trái Đất), cao hơn Trạm Vũ trụ Quốc tế bay (khoảng 400 km), vì vậy quả bóng bắt đầu ở trên hầu hết không khí. Dưới bầu trời, lực cản sẽ làm chậm và làm nóng quả bóng lâu trước khi nó đạt vận tốc quỹ đạo. Đó là lý do tại sao tên lửa thật sự leo lên khỏi không khí trước rồi sau đó tăng tốc theo chiều ngang.
Nguồn: khối lượng và kích thước của hành tinh từ NASA/JPL (bodies.json); đường đi chính xác là quỹ đạo hai vật thể. Tốc độ hàng ngày là các con số tròn điển hình: máy bay chở khách phản lực bay với tốc độ khoảng 900 km/h, và đạn súng trường rời ống xăng ở khoảng 0,7 đến 1,2 km/s, khoảng 1 km/s cho một quả nhanh.
Trọng lực của Trái Đất kéo mọi thứ về trung tâm, đó là lý do tại sao mọi thứ rơi xuống.
Nhiều hơn trong từ điển →Đường đi của một vật gì đó cứ rơi quanh một hành tinh hay ngôi sao mà không bao giờ đâm vào nó, bởi vì nó di chuyển theo chiều ngang đủ nhanh.
Nhiều hơn trong từ điển →Tốc độ mà bạn phải đi ngang để quay quanh một hành tinh ở một độ cao nhất định mà không rơi vào hay bay ra ngoài. Chỉ trên bầu trời Trái Đất nó là khoảng 7,8 km/s.
Nhiều hơn trong từ điển →Tốc độ cần thiết để rời khỏi hành tinh vĩnh viễn, không bao giờ trở lại. Từ bề mặt Trái Đất, nó là khoảng 11.2 km/s, bỏ qua không khí.
Nhiều hơn trong từ điển →Không khí đẩy vào một vật chuyển động và làm chậm nó. Công cụ này bỏ qua điều đó; một quả pháo thật bắn nhanh như vậy sẽ bị không khí ngăn lại và đốt cháy.
Bảng dữ liệu (đơn vị thay thế)
Chậm hơn vận tốc vòng tròn: nó sẽ rơi lại. Giữa vận tốc vòng tròn và chạy thoát: nó sẽ quay quanh quỹ đạo. Với hoặc trên vận tốc chạy thoát: nó sẽ rời đi vĩnh viễn.
| Hành tinh | Tốc độ quỹ đạo tròn ở đây | Tốc độ trốn thoát ở đây |
|---|---|---|
| Trái Đất | 7,61 km/giây | 10,8 km/giây |
| Mặt Trăng | 1,62 km/giây | 2,29 km/giây |
| Sao Hỏa | 3,42 km/giây | 4,84 km/giây |
Công cụ và bài học chỉ dùng mô hình đơn giản để học. Chúng không được dùng cho định hướng, kế hoạch nhiệm vụ hay bất kỳ quyết định hoạt động nào. Chứng nhận là miễn phí và không được công nhận. Đọc bản tuyên bố nội dung giáo dục