Hitrost pobega v primerjavi z orbitalno hitrostjo
Ubežna hitrost in orbitalna hitrost sta dva zelo pomembna pojma, ki se uporabljata v fiziki. Ti koncepti so zelo pomembni na področjih, kot so satelitski projekti in znanost o atmosferi. Ubežna hitrost je razlog, zakaj imamo atmosfero, luna pa je nima. Bistvenega pomena je dobro razumevanje teh konceptov, če želimo biti odlični na ustreznih področjih. Ta članek bo poskušal primerjati ubežno hitrost z orbitalno hitrostjo, njune definicije, izračune, podobnosti in končno razlike.
Escape Velocity
Kot vemo iz teorije gravitacijskega polja, predmet, ki ima maso, vedno pritegne kateri koli drug predmet, ki se nahaja na končni razdalji od predmeta. Ko se razdalja povečuje, se sila med obema predmetoma zmanjšuje z inverznim kvadratom razdalje. V neskončnosti je sila med dvema predmetoma nič. Potencial točke okoli mase je opredeljen kot delo, ki ga je treba opraviti, da se predmet enote mase pripelje iz neskončnosti v dano točko. Ker vedno obstaja privlačnost, je delo, ki ga je treba opraviti, negativno; zato je potencial v točki vedno negativen ali enak nič. Potencialna energija je potencial, pomnožen z maso prinesenega predmeta. Ubežna hitrost je definirana kot hitrost, ki jo je treba dati predmetu, da ga pošljemo v neskončnost brez kakršne koli druge sile. Z vidika energije je kinetična energija zaradi dane hitrosti enaka potencialni energiji. S to enakostjo dobimo ubežno hitrost kot kvadratni koren iz (2GM/r). Kjer je r radialna razdalja do točke, kjer se meri potencial.
Orbitalna hitrost
Obitalna hitrost je hitrost, ki jo mora ohranjati predmet, da je na določeni orbiti. Za predmet, ki kroži po orbiti s polmerom r, je orbitalna hitrost podana s kvadratnim korenom iz (F r / m), kjer je F neto sila navznoter, m pa masa orbitalnega predmeta. Notranja sila v masnem sistemu je GMm/r2 Če to zamenjamo, dobimo orbitalno hitrost kot kvadratni koren iz (GM/r). To je mogoče dokazati tudi z mehansko ohranitvijo energije konzervativnega polja. Upoštevati je treba, da orbitalna hitrost spreminja smer. Torej je to pravzaprav pospešek, vendar se velikost hitrosti ne spremeni. Majhne izgube energije v vesolju povzročijo, da se ta kinetična energija zmanjša, nato pa objekt pride v nižjo orbito, da se stabilizira.
Kakšna je razlika med Escape Velocity in Orbital Velocity?
• Hitrost pobega je hitrost, ki je potrebna za pobeg s površine.
• Orbitalna hitrost je hitrost, potrebna za ohranjanje predmeta v orbiti.
• Obe ti količini sta neodvisni od premikajočega se predmeta.
• Ubežna hitrost se bo zmanjšala, ko bo predmet dosegel neskončnost, v neskončnosti pa bo hitrost enaka nič.
• Orbitalna hitrost ostaja konstantna skozi celotno orbito. Orbitalna hitrost spreminja smer.
