Escape Velocity vs Orbital Velocity
Úniková rychlost a orbitální rychlost jsou dva velmi důležité pojmy zahrnuté ve fyzice. Tyto koncepty jsou velmi důležité v oblastech, jako jsou satelitní projekty a věda o atmosféře. Úniková rychlost je důvodem, proč máme atmosféru a Měsíc ji nemá. Aby bylo možné vyniknout v příslušných oborech, je nezbytné tyto pojmy dobře pochopit. Tento článek se pokusí porovnat únikovou rychlost s orbitální rychlostí, jejich definice, výpočty, podobnosti a nakonec rozdíly.
Úniková rychlost
Jak víme z teorie gravitačního pole, objekt s hmotou vždy přitahuje jakýkoli jiný objekt, který je umístěn v konečné vzdálenosti od objektu. Jak vzdálenost zvyšuje, síla mezi dvěma objekty klesá s inverzním čtvercem vzdálenosti. V nekonečnu je síla mezi dvěma objekty nulová. Potenciál bodu kolem hmoty je definován jako práce, kterou je třeba provést, aby se objekt jednotkové hmoty dostal z nekonečna do daného bodu. Protože vždy existuje přitažlivost, práce, kterou je třeba udělat, je negativní; proto je potenciál v bodě vždy záporný nebo nulový. Potenciální energie je potenciál vynásobený hmotností přineseného objektu. Úniková rychlost je definována jako rychlost, která musí být dána objektu, aby jej bylo možné poslat do nekonečna bez jakékoli další síly. Pokud jde o energii,kinetická energie v důsledku dané rychlosti se rovná potenciální energii. Touto rovností získáme únikovou rychlost jako druhou odmocninu (2GM / r). Kde r je radiální vzdálenost k bodu, měří se potenciál.
Orbitální rychlost
Orbitální rychlost je rychlost, kterou musí objekt udržovat, aby mohl být na určité oběžné dráze. Pro objekt, který jde na oběžnou dráhu s poloměrem r, je orbitální rychlost dána druhou odmocninou (F r / m), kde F je čistá vnitřní síla am je hmotnost orbitálního objektu. Vnitřní síla v hromadném systému je GMm / r 2. Když to dosadíme, dostaneme orbitální rychlost jako druhou odmocninu (GM / r). To lze také dokázat pomocí zachování mechanické energie konzervativního pole. Je třeba poznamenat, že orbitální rychlost mění směr. Ve skutečnosti se tedy jedná o zrychlení, ale velikost rychlosti se nemění. Malé energetické ztráty v prostoru způsobí snížení této kinetické energie a poté objekt přijde na nižší oběžnou dráhu, aby se stabilizoval.
Jaký je rozdíl mezi únikovou rychlostí a orbitální rychlostí?
• Úniková rychlost je rychlost potřebná k úniku z povrchu.
• Orbitální rychlost je rychlost potřebná k udržení objektu na oběžné dráze.
• Obě tyto veličiny jsou nezávislé na pohybujícím se objektu.
• Úniková rychlost se sníží, jakmile objekt dosáhne nekonečna, a v nekonečnu bude rychlost nulová.
• Oběžná rychlost zůstává po celou dobu oběžné dráhy konstantní. Orbitální rychlost mění směr.
