Escape Velocity (Suomi)
Vuoden 2018 alussa, Elon Musk pääsi otsikoihin käynnistämällä hänen Tesla Roadster avaruuteen, pelaa David Bowien ”Starman” toista kuin se teki sen hitaasti matka läpi avaruuden. Tämä oli hauska julkisuustemppu. Mutta se, miten Roadster pääsi avaruuteen, on vielä siistimpi tarina.
Roadster valjasti ratsastaa uusin SpaceX raketti Falcon Heavy, kuten se teki sen neitsytmatka avaruuteen. Laukaisuhetkellä Falcon Heavy oli maailman tehokkain operatiivinen raketti (joskaan ei historiassa).
tiesitkö?,
Falcon Heavy painaa lähes 1,5 miljoonaa kiloa!
Miten käynnistää jotain avaruuteen?
saatat ihmetellä, kuinka vaikeaa on käynnistää jotain näin suurta. Kuinka nopeasti sen pitää mennä?, Yllättäen saada mitään syvälle avaruuteen (yli Maan kiertoradalla) pinnasta Maa—Falcon Heavy, Roadster, tai jopa baseball—edellyttää samaa käynnistää nopeus. Tätä nopeutta kutsutaan pakonopeudeksi, koska se on juuri tarpeeksi nopeus pelastuakseen maan vetovoimasta.
mutta miksi pakonopeus on sama riippumatta kohteen massasta? Syynä on se, että massa-ja poistumisnopeus eivät liity toisiinsa. Sano esimerkiksi, että halusit ajaa 100 kilometriä tunnissa. Sillä ei olisi väliä, ajaisitko pikkuruisella autolla vai Isolla kuljetusautolla., Tähän tavoitteeseen pääsemiseksi pitäisi silti ajaa 100 km/h nopeudella.
joten mikä tarkalleen on pakonopeus maan pinnasta? Se on huimat 11,2 km/s (kilometriä sekunnissa). Se on yli 40 000 km/h. sillä nopeudella voisi matkustaa pohjoisnavalta etelänavalle noin 21 minuutissa!
Harhaluulo, Hälytys
Avaruuteen vs. Escape Velocity
Useimmat satelliitit ja avaruusalukset lähetti avaruuteen eivät pääse escape velocity!, Avaruuden katsotaan yleensä alkavan 100 kilometrin korkeudessa (tämä tunnetaan Kármánin linjana). Jos raketti menee tarpeeksi nopeasti ja tarpeeksi suuri antamaan tilaa, mutta ei saavuttaa pakonopeus, se tulee kiertorata Maapallon ympäri. Kansainvälinen avaruusasema ja monet satelliitit kiertävät Maata.
Miten lasketaan escape velocity?
pakonopeus riippuu useista tekijöistä. Otetaan askel taaksepäin., Tutkijat ovat todenneet, että pakonopeus tahansa iso esine (kuten planeetta tai tähti) voidaan laskea seuraavasta yhtälöstä:
ve = √(2GM/r)
yhtälön M kuvaa planeetan massaa., Massaltaan suurempia planeettoja on vaikeampi paeta kuin vähemmän massaisia planeettoja. Tämä johtuu siitä, että mitä enemmän planeetalla on massaa, sitä voimakkaampi sen painovoima on. Kun esimerkiksi katsoo kuvamateriaalia kuussa hyppivistä astronauteista, se näyttää vaivattomalta. Tämä johtuu siitä, että Kuun massa (ja siksi sen painovoima) on paljon pienempi kuin Maan.
tiesitkö?
vuodesta 2019 lähtien vain 24 ihmistä on saavuttanut pakonopeuden. Ne olivat Kuuhun vuosina 1968-1972 lentäneiden Apollo-lentojen miehistöjä.,
t yhtälö edustaa säde, joka on etäisyys keskustaan planeetan, ja esine, joka yrittää paeta. Toisin sanoen säde on planeetan keskustan ja sen pinnan välinen etäisyys. Kun kohde liikkuu poispäin planeetta, planeetan vetovoima on vähemmän vaikutusta siihen. Jos esine liikkuu tarpeeksi kauas, se ei tunnu juuri lainkaan vetovoimalta. Kun tämä tapahtuu, pakonopeus on periaatteessa nolla!
lopulta yhtälön G on vakio., Erityisesti se on Newtonin universaalinen gravitaatiovakio. Tällä hetkellä sinun tarvitsee vain tietää, että tarvitsemme tämän vakion saadaksemme yhtälön toimimaan. G on noin 6,67 × 10-11 metres3/(kg)(toinen)2.
Nyt, katsotaanpa kytke joitakin numeroita määrittää pakonopeus Maan pinnalta. M, käytämme massa Maa, joka on noin 5.97 × 1024 kg.
t, koska olemme laskettaessa pakonopeus Maan pinnalta, voimme käyttää Maapallon säde, joka on noin 6.37 × 106 m.,
nyt Voimme laskea pakonopeus Maan:
Infografiikka – Teksti Versio
pakonopeus on yhtä suuri kuin neliön juuret 2GM yli r, joka on yhtä suuri kuin neliöjuuri 2 kertaa 6.67 kertaa kymmenen potenssiin miinus yksitoista kertaa 5.97 kertaa kymmenen kaksikymmentä neljäs yli 6 378 000, joka vastaa noin 11.2 km / s.,
poistumisnopeuden voi laskea mistä tahansa avaruudessa olevasta kappaleesta, kunhan tietää sen säde ja massa. Esimerkiksi edellä esitetyn yhtälön avulla voidaan laskea kuun pakonopeus. Päiväntasaajaltaan Kuun säde on 1 738 kilometriä. Sen massa on myös arviolta 7,342 × 1022 kg. Tämä tarkoittaa sitä, että Kuun pakonopeus on 2.38 km/s. Se on paljon vähemmän kuin 11,2 km/s se kestää saada pois Maasta. Tulevaisuudessa ehkä raketteja rakennetaan ja otetaan pois kuusta eikä maasta!,
Marsin pakonopeus on 4,25 km.s. Escape velocity Maa on 11.19 km/s. Escape velocity Venus on 10.36 km/s. Escape velocity of Mars on 5.03 km/s. Escape velocity of Saturn on 36.09 km/s. Escape velocity Uranus on 21.38 km/s. Escape velocity of Neptune on 23.56 km/s. Escape velocity Jupiter on 60.20 km/s.,
– Olemme ottaneet ensimmäinen vilaus rakettitiedettä tarvita saada Falcon Heavy (ja Roadster pelaa David Bowie) avaruuteen. Meidän tarvitsee vain kiihdyttää raketti 11,2 km/s: iin ja osoittaa sitä ylöspäin. Kuten SpaceX: n tutkijat ja insinöörit tietävät hyvin, rakettien kiihdyttäminen ja osoittaminen ovat vaikeinta!
tiesitkö?
vuonna 2019, tehokkain raketti koskaan tehty oli NASAN Saturn V: Se oli raketti käytetään saada astronautit Kuuhun 1960-ja 1970-luvulla.