Úniková rychlost vs orbitální rychlost
Úniková rychlost a orbitální rychlost jsou dva velmi důležité pojmy spojené s fyzikou. Tyto pojmy jsou velmi důležité v oblastech, jako jsou satelitní projekty a věda o atmosféře. Úniková rychlost je důvodem, proč máme atmosféru a Měsíc ji nemá. Chcete-li v příslušných oblastech vynikat, je nezbytné těmto pojmům dobře rozumět. Tento článek se pokusí porovnat únikovou rychlost s orbitální rychlostí, jejich definice, výpočty, podobnosti a nakonec rozdíly.
Escape Velocity
Jak víme z teorie gravitačního pole, objekt o hmotnosti vždy přitahuje jakýkoli jiný objekt, který je umístěn v konečné vzdálenosti od objektu. Jak se vzdálenost zvětšuje, síla mezi dvěma objekty se snižuje s inverzní druhou mocninou vzdálenosti. V nekonečnu je síla mezi dvěma objekty nulová. Potenciál bodu kolem hmoty je definován jako práce, kterou je třeba vykonat, aby se objekt o jednotkové hmotnosti 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 přinášeného předmětu. Úniková rychlost je definována jako rychlost, která musí být dána objektu, aby jej poslal do nekonečna bez jakékoli jiné síly. Z hlediska energie je kinetická energie v důsledku dané rychlosti rovna potenciální energii. Touto rovností dostaneme únikovou rychlost jako druhou odmocninu z (2GM/r). Kde r je radiální vzdálenost k bodu, kde se měří potenciál.
Orbitální rychlost
Orbitální rychlost je rychlost, kterou musí objekt udržovat, aby se dostal na určitou dráhu. Pro objekt, který se pohybuje na oběžné dráze s poloměrem r, je orbitální rychlost dána druhou odmocninou z (F r / m), kde F je čistá vnitřní síla a m je hmotnost orbitálního objektu. Vnitřní síla v hmotném systému je GMm/r2 Dosazením tohoto dostaneme orbitální rychlost jako druhou odmocninu (GM/r). To lze také dokázat pomocí mechanické konzervace energie konzervativního pole. Je třeba poznamenat, že orbitální rychlost mění směr. Jedná se tedy ve skutečnosti o zrychlení, ale velikost rychlosti se nemění. Malé ztráty energie ve vesmíru způsobí, že se tato kinetická energie sníží a poté se objekt dostane 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.
