Πώς να υπολογίσετε την ταχύτητα διαφυγής;
Στη φυσική, η ταχύτητα διαφυγής είναι η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για ένα ελεύθερο, μη προωθούμενο αντικείμενο να ξεφύγει από τις βαρυτικές επιδράσεις ενός τεράστιου σώματος. Η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για τη διαφυγή από το βαρυτικό πεδίο της γης ή οποιουδήποτε πλανήτη είναι γνωστή ως ταχύτητα διαφυγής.
Η ταχύτητα διαφυγής απαιτείται μόνο για την αποστολή ενός βαλλιστικού αντικειμένου σε μια τροχιά που επιτρέπει στο αντικείμενο να διαφύγει από τη βαρύτητα της μάζας. Εκτός από αυτό, για να φύγει από τη βαρύτητα, οποιοσδήποτε πύραυλος ή διαστημικό σκάφος χρειάζεται επίσης έναν τρόπο πρόωσης και επαρκές προωθητικό, δηλαδή καύσιμο, για να έχει τη μέγιστη επιτάχυνσή του.
Πώς λειτουργεί το Escape Velocity;
Όπως η τροχιακή ταχύτητα, η ταχύτητα διαφυγής είναι δύο διαφορετικά πράγματα, όπου εκτιμώνται και η γνώση βασίζεται στην απόσταση. Αλλά η ταχύτητα διαφυγής ποικίλλει ανάλογα με την απόσταση στην οποία βρίσκεται η τροχιακή ταχύτητα, όπου το αντικείμενο βρίσκεται στο κέντρο βάρους του.
Ταυτόχρονα, η ταχύτητα διαφυγής προσδιορίζεται με βάση το ύψος της. Όσο μεγαλύτερο είναι το ύψος ενός σώματος από τη γη, τόσο μικρότερη θα είναι η ταχύτητα διαφυγής του. Αυτή η ταχύτητα διαφυγής εξαρτάται από κάποιο σημείο του σώματος, στο οποίο το κύριο πράγμα είναι να αποφευχθεί εντελώς το βαρυτικό πεδίο της γης.
Μαζί με αυτό, σημαντικός είναι και ο χρόνος που απαιτείται για την τροχιά της γης. Οι δορυφόροι επικοινωνίας χρησιμοποιούν ενέργεια συνεχώς και περιστρέφονται συνεχώς επειδή ζουν σε πολύ μεγάλο υψόμετρο πάνω από τη γη. Εκτός από αυτό, άλλα αεροπλάνα χρησιμοποιούν πολλή ενέργεια επειδή βρίσκονται στην επιφάνεια της γης και λόγω αυτής της ενέργειας παραμένουν στην επιφάνεια της γης. Οι πύραυλοι χρησιμοποιούν κυρίως ταχύτητα διαφυγής, αλλά τα αεροσκάφη δεν χρησιμοποιούν ταχύτητα διαφυγής.
Escape Velocity Of The Earth
Τόσο η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια της γης όσο και η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια της Σελήνης διαφέρουν από μέρος σε μέρος. Οι ταχύτητες διαφυγής στην επιφάνεια της γης και της Σελήνης είναι 11,2 km/s/s (6,96 mph) και 2,4 km/sec (1,49 mph), αντίστοιχα. Αυτά τα δεδομένα δεν είναι επίσης τόσο σημαντικά.
Ένας πύραυλος ή οποιοδήποτε σώμα που πρέπει να σταλεί από την επιφάνεια της γης, πιθανότατα πρέπει να βιώσει τη δύναμη της βαρύτητας. Για αυτό, ο πύραυλος προωθείται στην απαιτούμενη ταχύτητα διαφυγής του. Για την οποία χρησιμοποιεί την τροχιακή ταχύτητα.
Η ατμοσφαιρική αντίσταση δεν έχει σημασία για την ταχύτητα διαφυγής. Αποστέλλεται έξω από τη γη αυξάνοντας την ταχύτητά του για να ξεφύγει από το βαρυτικό του πεδίο.
Τύπος ταχύτητας διαφυγής
Η ταχύτητα διαφυγής για οποιοδήποτε σφαιρικό αστέρι, ή πλανήτη, αυτό το σώμα σε απόσταση υπολογίζεται με αυτόν τον τύπο.
Ταχύτητα διαφυγής =√2 ( Σταθερά βαρύτητας) ( μάζα του πλανήτη ή της σελήνης) / Ακτίνα του πλανήτη ή της σελήνης
Ve = √2G.M / r
Εδώ το 'G' είναι η καθολική σταθερά βαρύτητας και της οποίας η τιμή είναι 6,67 × 10-11 Newtons kg-2 m2, &'M' είναι η μάζα του σώματος που μπορεί να διαιρεθεί και 'r' είναι η απόσταση από το κέντρο του σώματος της μάζας στο αντικείμενο. Ο τύπος διαστάσεων της ταχύτητας διαφυγής είναι [M0L1T-1]
Η μάζα του μεγαλύτερου αντικειμένου είναι ανεξάρτητη από τη μάζα του αντικειμένου που διαφεύγει από το σώμα. Αντίστροφα, ένα σώμα που πέφτει σε μια δύναμη βαρυτικής έλξης μάζας Μ, ξεκινώντας από το άπειρο, με μηδενική ταχύτητα, από ένα αντικείμενο μάζας ίση με την ταχύτητα διαφυγής του που δίνεται από τον ίδιο τύπο Θα συγκρουστεί όταν η αρχική ταχύτητα «V» υπερβεί το ταχύτητα διαφυγής, το αντικείμενο θα προσεγγίσει ασυμπτωτικά την υπερβολική υπερβολική ταχύτητα ή την άπειρη ταχύτητα. Στην οποία δεν λαμβάνεται υπόψη η ατμοσφαιρική τριβή (αντίσταση αέρα) .
(v∞ )2 =(V)2 – (ve )2
Παραγωγή
Μπορούμε επίσης να εξηγήσουμε την ταχύτητα διαφυγής με βάση την αρχή της διατήρησης της ενέργειας, το αντικείμενο που βρίσκεται σε οποιοδήποτε σφαιρικό σώμα υφίσταται κυρίως βαρυτική δύναμη. Επίσης, εδώ η κινητική ενέργεια (K) και η βαρυτική δυναμική ενέργεια (Ug) είναι οι μόνοι δύο τύποι ενεργειών που πρέπει να βιωθούν μαζί της. Ακολουθεί επίσης την αρχή της διατήρησης της ενέργειας.
(K+Ug)i =(K+Ug)f
Κινητική Ενέργεια, K =1/2 mv
Δυναμική ενέργεια βαρύτητας, U =GMm / r
Ugf είναι 0 αφού η απόσταση είναι άπειρη και Kf είναι επίσης μηδέν επειδή η τελική ταχύτητα είναι μηδέν. Η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από τη βαρυτική δύναμη του μεγάλου σώματος υποδεικνύεται από:
Ve =√ 2G.M /√ r
Συμπέρασμα
Η ταχύτητα διαφυγής είναι η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για ένα ελεύθερο, μη προωθούμενο αντικείμενο να διαφύγει από τις βαρυτικές επιδράσεις ενός τεράστιου σώματος. Η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για τη διαφυγή από το βαρυτικό πεδίο της γης ή οποιουδήποτε πλανήτη είναι γνωστή ως ταχύτητα διαφυγής.
