Viteza de evacuare vs. viteză orbitală
Viteza de evacuare și viteza orbitală sunt două concepte foarte importante implicate în fizică. Aceste concepte sunt foarte importante în domenii precum proiectele prin satelit și știința atmosferică. Viteza de evacuare este motivul pentru care avem o atmosferă, iar luna nu are. Este vital să aveți o bună înțelegere a acestor concepte pentru a excela în domenii relevante. Acest articol va încerca să compare viteza de evacuare cu viteza orbitală, definițiile, calculele, asemănările și, în final, diferențele acestora.
Viteza de evacuare
După cum știm din teoria câmpului gravitațional, un obiect având o masă atrage întotdeauna orice alt obiect care este plasat la o distanță finită de obiect. Pe măsură ce distanța crește, forța dintre cele două obiecte scade cu pătratul invers al distanței. La infinit, forța dintre cele două obiecte este zero. Potențialul unui punct în jurul unei mase este definit ca lucrul care trebuie făcut pentru a aduce un obiect cu unitate de masă de la infinit la punctul dat. Deoarece există întotdeauna o atracție, munca care trebuie făcută este negativă; prin urmare, potențialul într-un punct este întotdeauna negativ sau zero. Energia potențială este potențialul înmulțit cu masa obiectului adus. Viteza de evacuare este definită ca viteza care trebuie dată unui obiect pentru a-l trimite la infinit fără nicio altă forță. Din punct de vedere al energiei, energia cinetică datorată vitezei date este egală cu energia potențială. Prin această egalitate, obținem viteza de evacuare ca rădăcină pătrată a lui (2GM/r). Unde r este distanța radială până la punctul în care este măsurat potențialul.
Viteza orbitală
Viteza orbitală este viteza pe care trebuie să o mențină un obiect pentru a fi pe o anumită orbită. Pentru un obiect care merge pe o orbită cu raza r, viteza orbitală este dată de rădăcina pătrată a lui (F r / m) unde F este forța netă spre interior și m este masa obiectului orbital. Forța către interior într-un sistem de masă este GMm/r2 Prin înlocuirea acesteia, obținem viteza orbitală ca rădăcină pătrată a lui (GM/r). Acest lucru poate fi demonstrat și folosind conservarea energiei mecanice a unui câmp conservator. Trebuie remarcat faptul că viteza orbitală schimbă direcția. Prin urmare, aceasta este de fapt o accelerație, dar mărimea vitezei nu se schimbă. Pierderile mici de energie în spațiu fac ca această energie cinetică să fie redusă, iar apoi obiectul ajunge pe o orbită inferioară pentru a se stabiliza.
Care este diferența dintre viteza de evacuare și viteza orbitală?
• Viteza de evacuare este viteza necesară pentru a scăpa de pe o suprafață.
• Viteza orbitală este viteza necesară pentru a menține un obiect pe orbită.
• Ambele cantități sunt independente de obiectul în mișcare.
• Viteza de evacuare se va reduce pe măsură ce obiectul ajunge la infinit, iar la infinit viteza va fi zero.
• Viteza orbitală rămâne constantă pe toată orbită. Viteza orbitală își schimbă direcția.
