Zawartość

• Kroki
• Porady

Prędkość ucieczki jest niezbędna, aby obiekt pokonał grawitacyjne przyciąganie planety, na której się znajduje. Na przykład rakieta musi osiągnąć prędkość ucieczki, aby opuścić Ziemię i wejść w przestrzeń kosmiczną.

Kroki

Metoda 1 z 2: Zrozumienie szybkości ucieczki

1. 

   Ustaw prędkość ucieczki. Odnosi się do prędkości, jaką obiekt musi osiągnąć, aby pokonać grawitacyjne przyciąganie planety, na której się znajduje, a tym samym może lecieć w kosmos. Większa planeta ma większą masę i wymaga znacznie większej prędkości ucieczki niż mniejsza planeta o mniejszej masie.
2. Zacznij od oszczędzania energii. Twierdzi, że całkowita energia w systemie izolowanym pozostaje taka sama. Poniższe wyprowadzenie działa z systemem rakiet Ziemia i zakłada, że ​​analizowany system jest izolowany.
   • W przypadku zachowania energii, potencjalna i kinetyczna energia jest początkowa i końcowa, ponieważ reprezentuje energię kinetyczną i energię potencjalną.
3. Zdefiniuj energie kinetyczne i potencjalne.
   • Energia kinetyczna to energia ruchu, której jest równa, tak więc reprezentuje masę rakiety i przedstawia jej prędkość.
   • Energia potencjalna to energia wynikająca z położenia obiektu względem ciał obecnych w układzie. W fizyce ogólnie definiuje się go jako równy nieskończonej odległości od Ziemi. Ponieważ siła grawitacji jest atrakcyjna, energia potencjalna rakiety zawsze będzie ujemna (a im mniejsza, tym bliżej Ziemi). Energia potencjalna w układzie Ziemia-rakieta zostanie wówczas zapisana jako, ponieważ reprezentuje stałą grawitacyjną Newtona, reprezentuje masę Ziemi i reprezentuje odległość między środkami obu mas.
4. Zastąp wyrażenia dotyczące oszczędzania energii. Kiedy osiągnie minimalną prędkość niezbędną do ucieczki z atmosfery, rakieta zatrzyma się w nieskończonej odległości od Ziemi. Wtedy przestanie odczuwać grawitacyjne przyciąganie Ziemi i już nigdy nie wróci, podobnie jak on.
5. Znajdź wartość.
   • W powyższym równaniu reprezentuje prędkość ucieczki rakiety - minimalną prędkość potrzebną do ucieczki przed siłą grawitacji Ziemi.
   • Zauważ, że prędkość ucieczki jest niezależna od masy rakiety. Masa odbija się zarówno w energii potencjalnej grawitacji Ziemi, jak i energii kinetycznej ruchu rakiety.

Metoda 2 z 2: Obliczanie prędkości ucieczki

1. Pracuj z równaniem określającym prędkość ucieczki.
   • Równanie zakłada, że ​​planeta, na której się znajdujesz, jest kulista i ma stałą gęstość. W prawdziwym świecie prędkość ucieczki zależy od jej położenia na powierzchni, ponieważ planeta okazuje się być szersza na równiku z powodu rotacji, a także nieznaczne zmiany gęstości wynikające z jej składu.
2. Zrozum zmienne w równaniu.
   • jest stałą grawitacji Newtona. Wartość tej stałej odzwierciedla fakt, że grawitacja jest niezwykle słabą siłą. Został określony eksperymentalnie w 1798 roku przez Henry'ego Cavendisha, ale jego dokładne zmierzenie okazało się niezwykle trudne.
     • można pisać tylko przy użyciu podstawowych jednostek, takich jak od.
   • Masa i promień zależą od planety, z której chcesz uciec.
   • Konieczne jest przeliczenie wartości na system międzynarodowy. Innymi słowy, masę należy wyrazić w kilogramach (), a odległość w metrach (). Jeśli napotkasz wartości w różnych jednostkach, takich jak mile, przeprowadź konwersję.
3. Określ masę i promień planety, na której się znajdujesz. W przypadku Ziemi, zakładając, że znajdujesz się na poziomie morza, np.
   • Przeszukaj Internet, aby znaleźć tabelę mas i promieni z innych planet lub księżyców.
4. Zastąp wartości w równaniu. Teraz, gdy masz już potrzebne dane, możesz rozpocząć rozwiązywanie.
5. Analizować. Pamiętaj, aby w tym samym czasie sprawdzać jednostki i anulować je w miarę możliwości, aby uzyskać spójne rozwiązanie.
   • W ostatnim kroku możliwe było przeliczenie odpowiedzi poprzez pomnożenie uzyskanej wartości przez współczynnik konwersji.

Porady

• Ponieważ stała grawitacyjna Newtona jest dość trudna do dokładnego zmierzenia, standardowy parametr grawitacji jest często znany znacznie dokładniej. Zamiast tego można go użyć do obliczenia prędkości ucieczki.
  • Standardowy parametr grawitacyjny Ziemi jest równy.