Pabėgimo greitis vs orbitos greitis
Pabėgimo greitis ir orbitos greitis yra dvi labai svarbios fizikos sąvokos. Šios sąvokos yra labai svarbios tokiose srityse kaip palydoviniai projektai ir atmosferos mokslas. Pabėgimo greitis yra priežastis, kodėl mes turime atmosferą, o mėnulis jos neturi. Labai svarbu gerai suprasti šias sąvokas, kad galėtumėte tobulėti atitinkamose srityse. Šiame straipsnyje bus bandoma palyginti pabėgimo greitį su orbitos greičiu, jų apibrėžimai, skaičiavimai, panašumai ir galiausiai skirtumai.
Pabėgimo greitis
Kaip žinome iš gravitacinio lauko teorijos, objektas, turintis masę, visada traukia bet kurį kitą objektą, esantį ribotu atstumu nuo objekto. Didėjant atstumui, jėga tarp dviejų objektų mažėja atvirkštiniu atstumo kvadratu. Begalybėje jėga tarp dviejų objektų yra lygi nuliui. Taško aplink masę potencialas apibrėžiamas kaip darbas, kurį reikia atlikti, kad masės vieneto objektas būtų iš begalybės į tam tikrą tašką. Kadangi visada yra patrauklumas, darbas, kurį reikia atlikti, yra neigiamas; todėl potencialas taške visada yra neigiamas arba nulis. Potenciali energija yra potencialas, padaugintas iš atnešto objekto masės. Pabėgimo greitis apibrėžiamas kaip greitis, kurį reikia duoti objektui, kad jis be jokios kitos jėgos būtų išsiųstas į begalybę. Kalbant apie energiją, kinetinė energija dėl nurodyto greičio yra lygi potencinei energijai. Pagal šią lygybę gauname pabėgimo greitį kaip kvadratinę šaknį iš (2GM/r). Kur r yra radialinis atstumas iki taško, matuojamas potencialas.
Orbitos greitis
Orbitos greitis yra greitis, kurį objektas turi išlaikyti, kad galėtų būti tam tikroje orbitoje. Objekto, skriejančio orbita, kurio spindulys r, orbitos greitis apskaičiuojamas kvadratine šaknimi iš (F r / m), kur F yra grynoji į vidų nukreipta jėga, o m yra orbitinio objekto masė. Masių sistemoje vidinė jėga yra GMm/r2 Pakeitus tai, gauname orbitos greitį kaip kvadratinę šaknį iš (GM/r). Tai taip pat galima įrodyti naudojant konservatyvaus lauko mechaninį energijos išsaugojimą. Reikia pažymėti, kad orbitos greitis keičia kryptį. Todėl tai iš tikrųjų yra pagreitis, tačiau greičio dydis nesikeičia. Dėl nedidelių energijos nuostolių erdvėje ši kinetinė energija sumažėja, o tada objektas patenka į žemesnę orbitą, kad stabilizuotųsi.
Kuo skiriasi pabėgimo greitis ir orbitos greitis?
• Pabėgimo greitis yra greitis, kurio reikia norint pabėgti nuo paviršiaus.
• Orbitos greitis yra greitis, reikalingas objektui išlaikyti orbitoje.
• Abu šie dydžiai nepriklauso nuo judančio objekto.
• Objektui pasiekus begalybę pabėgimo greitis sumažės, o begalybėje greitis bus lygus nuliui.
• Orbitos greitis išlieka pastovus visoje orbitoje. Orbitos greitis keičia kryptį.
