Forskellen mellem flugthastighed og orbitalhastighed

Escape Velocity vs Orbital Velocity

Flugthastighed og orbitalhastighed er to meget vigtige begreber involveret i fysik. Disse koncepter er meget vigtige inden for områder som satellitprojekter og atmosfærisk videnskab. Flugthastigheden er grunden til, at vi har en atmosfære, og månen ikke har en. Det er vigtigt at have en god forståelse af disse koncepter for at udmærke sig på relevante områder. Denne artikel vil forsøge at sammenligne flugthastighed med orbitalhastighed, deres definitioner, beregninger, ligheder og endelig forskelle.

Undgå hastighed

Som vi ved fra gravitationsfeltteorien, tiltrækker et objekt med en masse altid ethvert andet objekt, der er placeret i en begrænset afstand fra objektet. Når afstanden forøges, sænkes kraften mellem de to objekter med afstandens inverse firkant. Ved uendelig er kraften mellem de to objekter nul. Potentialet for et punkt omkring en masse defineres som det arbejde, der skal gøres for at bringe et objekt med enhedsmasse fra uendelig til det givne punkt. Da der altid er en attraktion, er arbejdet, der skal udføres, negativt; derfor er potentialet på et tidspunkt altid negativt eller nul. Potentiel energi er potentialet ganget med massen på det medbragte objekt. Flugthastigheden defineres som den hastighed, der skal gives til et objekt for at sende det til uendelig uden nogen anden kraft. Med hensyn til energi er den kinetiske energi på grund af den givne hastighed lig med den potentielle energi. Ved denne ligestilling får vi flugthastigheden som kvadratroten af ​​(2GM / r). Hvor r er den radiale afstand til punktet, måles potentialet.

Orbitalhastighed

Orbitalhastigheden er den hastighed, et objekt skal opretholde for at være på en bestemt bane. For et objekt, der foregår på en bane med radius r, er orbitalhastigheden angivet af kvadratroten af ​​(F r / m), hvor F er den indre indre kraft, og m er massen af ​​det orbitale objekt. Den indre kraft i et massesystem er GMm / r².  Ved at erstatte dette får vi orbitalhastigheden som kvadratroten af ​​(GM / r). Dette kan også bevises ved hjælp af mekanisk energibesparing af et konservativt felt. Det skal bemærkes, at orbitalhastigheden ændrer retningen. Derfor er dette faktisk acceleration, men hastighedens størrelse ændrer sig ikke. Små energitab i rummet får denne kinetiske energi til at reduceres, og så kommer objektet til en lavere bane for at stabilisere.