Κινητική Ενέργεια Δορυφόρου

Η κινητική ενέργεια ενός δορυφόρου ορίζεται ως η ενέργεια που καταναλώνεται κατά την αλλαγή της θέσης του. Κάθε κινούμενο αντικείμενο που αλλάζει τη θέση του από το ένα μέρος στο άλλο έχει μέσα του κινητική ενέργεια. Μπορούμε να κατανοήσουμε τη λειτουργία της κινητικής ενέργειας για οποιοδήποτε αντικείμενο έχει μάζα και ταχύτητα με τη βοήθεια των νόμων της βαρύτητας. Οι νόμοι της βαρύτητας του Νεύτωνα δηλώνουν και ορίζουν τις αρχές στις οποίες λειτουργεί ο δορυφόρος και τα θεμελιώδη στοιχεία του. Όταν ένας δορυφόρος κινείται στην τροχιά της Γης με την ταχύτητά του, υπάρχουν αλλαγές που λαμβάνουν χώρα στις διάφορες μορφές ενέργειας, αλλά η συνολική μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερή.

Τι είναι η κινητική ενέργεια;

Ο ορισμός της κινητικής ενέργειας μπορεί να δηλωθεί ως η μορφή ενέργειας που υπάρχει σε ένα αντικείμενο όταν αλλάζει τη θέση του από το ένα σημείο στο άλλο. Με άλλα λόγια, η κινητική ενέργεια ενός σωματιδίου μπορεί να οριστεί ως η ενέργεια που αποτελείται από ένα αντικείμενο ή οποιοδήποτε σωματίδιο ενώ εκτελούν κίνηση στο σώμα τους με την ταχύτητα που αφορά το χρόνο. Για παράδειγμα, οποιοδήποτε συγκεκριμένο αντικείμενο που βρίσκεται σε κίνηση μπορεί να θεωρηθεί ότι έχει κινητική ενέργεια, είτε είναι άνεμος, τρεχούμενο νερό ή όχημα που κινείται στο δρόμο.

Μπορούμε να υπολογίσουμε την κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου με τον τύπο: 

Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου =½ mv², όπου m σημαίνει τη μάζα του αντικειμένου και v σημαίνει το μέγεθος της ταχύτητας του αντικειμένου.

Μπορούμε επίσης να το κατανοήσουμε ως μετατόπιση ενέργειας. Όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε ακίνητη θέση, αποθηκεύεται δυναμική ενέργεια, αλλά μόλις ασκηθεί εξωτερική δύναμη στο αντικείμενο, λαμβάνει χώρα μια αλλαγή στη θέση του και η ενέργεια που χρησιμοποιείται από το αντικείμενο για να κινηθεί μετατρέπεται από δυναμική ενέργεια σε κινητική ενέργεια.

Πώς να υπολογίσετε την κινητική ενέργεια ενός δορυφόρου

Η ποσότητα της ενέργειας εξαρτάται επίσης από το είδος του αντικειμένου. Σημαίνει ότι διαφορετικοί τύποι αντικειμένων εκτελούν δραστηριότητες διαφορετικές μεταξύ τους, επομένως και η μέθοδος της ροής της ενέργειας είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, το τι είναι η κινητική ενέργεια για ένα κινούμενο σκάφος μπορεί να μην είναι το ίδιο με ένα κινούμενο φορτηγό στο δρόμο. Ο λόγος είναι πολύ απλός και τα δύο αντικείμενα είναι πολύ διαφορετικά μεταξύ τους ως προς τη μάζα, την ταχύτητα και το είδος της κίνησης που δείχνουν.

Το ίδιο ισχύει και για τον δορυφόρο. Η ενέργεια εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, από τον τρόπο με τον οποίο είναι σχεδιασμένη να λειτουργεί μέχρι τη μάζα, την ταχύτητά της και το μέρος όπου διατηρείται.

Μπορεί να είναι δύσκολο να ανακαλύψετε τη ροή ενέργειας ενός δορυφόρου που βρίσκεται χιλιάδες μέτρα μακριά και ζυγίζει περισσότερο από έναν τόνο.

Σε αυτήν την περίπτωση, μια τέτοια μέθοδος που προτείνεται είναι η σχέση εργασίας-ενέργειας. Στην περίπτωση ενός δορυφόρου που περιστρέφεται στην επιφάνεια της Γης, μπορεί να οριστεί ως το έργο που εκτελείται από τη δύναμη που ασκείται σε οποιοδήποτε αντικείμενο ή σωματίδιο που δρα σε οποιοδήποτε αντικείμενο ίσο με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας του σωματιδίου.

Ενώ πρέπει να υπολογίσουμε την κινητική ενέργεια του δορυφόρου, ορισμένα σημαντικά πράγματα όπως η μάζα του δορυφόρου και της Γης, η απόσταση μεταξύ τους, η ταχύτητα με την οποία κινείται ο δορυφόρος θα πρέπει να είναι πολύ ξεκάθαρα.

Πάρτε, για παράδειγμα, η κεντρομόλος δύναμη ενός δορυφόρου είναι mv² /r.

Η κινητική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί με =GMm /r²

Αλλά, αφού mv² =GMm/r

Επομένως, η κινητική ενέργεια του δορυφόρου μπορεί να υπολογιστεί με

=+1/2 GMm/r

Συμπέρασμα

Η κινητική δύναμη ενός δορυφόρου, όταν υπολογίζεται, αποδεικνύεται ότι είναι το ήμισυ της βαρυτικής ενέργειας. Παρατηρήσαμε στα παραπάνω βήματα ότι το μέγεθος της κινητικής ενέργειας του δορυφόρου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο Κ.Ε. =½ mv²

=½  (GMm/r)

όπου m είναι η μάζα του δορυφόρου, G είναι η καθολική σταθερά βαρύτητας και M είναι η μάζα της Γης.