Razlika med hitrostjo pobega in orbitalno hitrostjo

Pobeg hitrosti proti orbitalni hitrosti

Hitrost pobega in orbitalna hitrost sta v fiziki zelo pomemben koncept. Ti koncepti so zelo pomembni na področjih, kot so satelitski projekti in atmosferska znanost. Hitrost pobega je razlog, da imamo ozračje in Luna nima takšnega. Ključnega pomena je dobro razumevanje teh konceptov, da bi dosegli uspeh na ustreznih področjih. Ta članek bo poskušal primerjati hitrost pobega z orbitalno hitrostjo, njihove definicije, izračune, podobnosti in končno razlike.

Pobeg hitrost

Kot vemo iz teorije gravitacijskega polja, objekt z maso vedno privlači kateri koli drug predmet, ki je nameščen v končni razdalji od objekta. Ko se razdalja povečuje, se sila med obema predmetoma zmanjšuje s obratnim kvadratom razdalje. V neskončnosti je sila med obema objektoma enaka nič. Potencial točke okoli mase je opredeljen kot delo, ki ga je treba opraviti, da se predmet enote mase iz neskončnosti poda v dano točko. Ker vedno obstaja privlačnost, je treba delati negativno; zato je potencial na neki točki vedno negativen ali enak nič. Potencialna energija je potencial, pomnožen z maso prinesenega predmeta. Hitrost pobega je opredeljena kot hitrost, ki jo mora dati predmet, da ga pošlje v neskončnost brez kakršne koli druge sile. Glede energije je kinetična energija zaradi dane hitrosti enaka potencialni energiji. S to enakostjo dobimo hitrost pobega kot kvadratni koren (2GM / r). Kjer je r radialna razdalja do točke, se meri potencial.

Orbitalna hitrost

Orbitalna hitrost je hitrost, ki jo mora objekt vzdrževati, da bi bil na določeni orbiti. Pri predmetu, ki gre v orbito s polmerom r, je orbitalna hitrost podana s kvadratnim korenom (F r / m), kjer je F neto notranja sila in m masa orbitalnega predmeta. Vhodna sila v masnem sistemu je GMm / r².  Če to nadomestimo, dobimo orbitalno hitrost kot kvadratni koren (GM / r). To je mogoče dokazati tudi z mehanskim varčevanjem z energijo konzervativnega polja. Upoštevati je treba, da orbitalna hitrost spreminja smer. To je dejansko pospešek, vendar se velikost hitrosti ne spreminja. Majhne izgube energije v vesolju povzročijo, da se ta kinetična energija zmanjša, nato pa objekt pride na nižjo orbito, da bi se stabiliziral.