Opi, miten pakenemisnopeus toimii ja kuinka lasketaan pakenemisnopeus

Tarvitaan tietty nopeuden taso, jotta esine saavuttaa kiertoradan taivaankappaleen, kuten Maan, ympärillä. Tällaisen kiertoradan irtoaminen vaatii vielä suuremman nopeuden. Kun astrofyysikot suunnittelevat raketteja matkustamaan muille planeetoille - tai kokonaan ulos aurinkokunnasta -, he käyttävät maapallon pyörimisnopeutta rakettien nopeuttamiseen ja laukaisuun maapallon painovoiman ulkopuolella. Kiertoradalta irtoamiseen vaadittavaa nopeutta kutsutaan pakenemisnopeudeksi.

Hyppää osioon

• Mikä on pakenemisnopeus?
• Kuinka paeta nopeus toimii?
• Kuinka lasket pakenemisnopeuden?
• Mikä on maan pakenemisnopeus?
• Mikä on ero pakenemisnopeuden ja kiertoradan nopeuden välillä?
• Haluatko tietää enemmän avaruuden etsinnästä?
• Lisätietoja Chris Hadfieldin MasterClassista

Kansainvälisen avaruusaseman entinen komentaja opettaa sinulle avaruuden etsintää ja tulevaisuutta.

Mikä on pakenemisnopeus?

Poistumisnopeus on rakettitieteeseen ja avaruusmatkailuun vaadittu nopeus, jonka esine (kuten raketti) voi paeta taivaankappaleen (kuten planeetan tai tähden) gravitaatioradalta.

Kuinka paeta nopeus toimii?

Samoin kuin kiertoradan nopeus, pakenemisnopeus vaihtelee kohteen etäisyyden perusteella painopisteestä. Käytännössä mitä korkeampi raketin korkeus on maan yläpuolella, sitä vähemmän nopeutta vaaditaan:

tarvitsevatko vihreät pavut täyttä aurinkoa

• Kiertää maata
• Pakene maapallon painovoimakentästä kokonaan

Yksi syy siihen, että tietoliikennesatelliitit voivat kiertää maata ilman jatkuvaa energiankulutusta, on se, että ne pysyvät maapallon yläpuolella korkeudessa. Sen sijaan kaupallisen lentokoneen, joka lentää paljon lähempänä planeetan pintaa, on jatkuvasti käytettävä energiaa pysyäkseen taivaalla. Samalla periaatteella tarvitaan suhteellisen vähemmän energiaa kaukana maan pinnasta olevalle raketille, jotta saavutetaan pakenemisnopeus kuin jos raketti lentäisi lähellä maata.

Kuinka lasket pakenemisnopeuden?

Pakenopeus on kohteen kiertoradan nopeuden funktio. Jos otat kiertoradan ylläpitämiseen vaaditun nopeuden tietyllä korkeudella ja kerrot sen neliön juurella 2 (joka on noin 1,414), saat kiertoradalta poistumiseen tarvittavan nopeuden ja kiertorataa ohjaavan painovoimakentän.

Harkitse avaruusalusta ihmiskunnan tutkimuksen yhteydessä, joka kiertää tällä hetkellä maapalloa. Jos se laukaisee moottorinsa tarpeeksi kauan, se lopulta menee tarpeeksi nopeasti lentääkseen syvälle avaruuteen välttäen planeetan painovoiman. Tämä nopeus, jota kutsutaan pakenemisnopeudeksi, on yksinkertaisesti neliöjuuri 2 eli 41 prosenttia nopeampi kuin kiertoradan nopeus.

Mikä on maan pakenemisnopeus?

Teoreettisesti tarkasteltuna paeta-nopeus maan pinnalla on 11,2 km sekunnissa (6,96 mailia sekunnissa). Pakonopeus kuun pinnalla on noin 2,4 km sekunnissa (1,49 mailia sekunnissa).

Käytännössä nämä luvut eivät ole kovin tärkeitä. Raketit eivät pääse maapallon painovoimasta laukaisemalla suoraan pinnalta. Pikemminkin tähtitieteelliset insinöörit lähettävät nämä raketit ensin kiertoradalle ja käyttävät sitten kiertoradan nopeutta ajona kuljettamaan rakettia tarvittavaan pakenemisnopeuteen. Lisäksi yllä luetellut pakenemisnopeudet eivät ota huomioon ilmakehän vastusta, mikä tosiasiallisesti lisäisi vaadittavaa nopeutta, joka tarvitaan planeetan painovoimakentästä pääsemiseksi. Tämä on vielä yksi syy siihen, miksi raketitutkijat asettivat avaruusalukset ensin kiertoradalle ennen kuin he yrittivät paeta nopeutta.

mitä käyttää sipulin sijasta

MasterClass

Ehdotettu sinulle

Verkkokurssit, joita opettaa maailman suurimmat mielet. Laajenna tietosi näissä luokissa.

Opettaa avaruuden tutkimista

Opettaa suojelua

miltä acai-marja maistuu

Opettaa tieteellistä ajattelua ja viestintää

Opettaa parempaa unta

Mikä on ero pakenemisnopeuden ja kiertoradan nopeuden välillä?

Ajattele kuin ammattilainen

Kansainvälisen avaruusaseman entinen komentaja opettaa sinulle avaruuden etsintää ja tulevaisuutta.

Kiertoradan nopeus on nopeus, joka tarvitaan kiertoradan saavuttamiseksi taivaankappaleen, kuten planeetan tai tähden, ympäri, kun taas pakenemisnopeus on kiertoradalta poistumisen edellyttämä nopeus. Kiertoradan nopeuden ylläpitäminen vaatii jatkuvaa nopeutta, joka:

• Kohdistuu taivaankappaleen pyörimisnopeuteen
• On tarpeeksi nopea vastustamaan painovoimaa, joka vetää kiertävän kohteen kohti kehon pintaa

Kiertoradan nopeuden tekee mahdolliseksi planeetan, tähden tai muun taivaankappaleen kaareva pinta. Kiertävä esine pyrkii liikkumaan suoralla linjalla, kun taas kiertävä runko käyristyy. Sellaisena kiertävän rungon jatkuva kaarevuus estää kiertävän kohteen putoamisen kokonaan pintaan edellyttäen, että kiertävä esine ylläpitää oikeaa nopeutta.

Avaruudessa on helpompi ylläpitää vakionopeutta kuin maan päällä hitausperiaatteen vuoksi. Yksi Sir Isaac Newtonin hitauslaeista sanoo, että liikkeessä oleva esine pyrkii pysymään liikkeessä, ellei ulkopuolinen voima toimi siihen. Maapallon ilmakehässä lentävä esine kohtaa monia ilmamolekyylejä, jotka hidastavat kumulatiivisesti esineen nopeutta, kun se lentää taivaan läpi. Kun matkustat maapallon ilmakehän ulkopuolelle, ilma muuttuu tyhjemmäksi, ja vähemmän molekyylejä vastustaa kiertävän kohteen eteenpäin suuntautuvaa nopeutta.

kuinka rakentaa ihonhoitorutiini

Lue lisätietoja kiertoradan nopeudesta täältä.

Haluatko tietää enemmän avaruuden etsinnästä?

Olitpa aloitteleva astronautti-insinööri tai haluat yksinkertaisesti saada enemmän tietoa avaruusmatkojen tiedeistä, ihmisen avaruuslennon rikkaan ja yksityiskohtaisen historian oppiminen on välttämätöntä, jotta ymmärrämme, kuinka avaruuden tutkimus on edennyt. Chris Hadfieldin avaruustutkimuksen MasterClassissa Kansainvälisen avaruusaseman entinen komentaja tarjoaa korvaamattoman kuvan siitä, mitä avaruuden tutkiminen vie ja mitä ihmisten tulevaisuus odottaa viimeisellä rajalla. Chris puhuu myös avaruusmatkojen tiedeistä, elämästä astronauttina ja siitä, kuinka avaruudessa lentäminen muuttaa ikuisesti tapaa, jolla ajattelet elämästäsi maapallolla.

Haluatko oppia lisää avaruuden etsinnästä? MasterClass Annual Membership tarjoaa yksinomaisia ​​videotunteja mestaritutkijoilta ja astronautilta, kuten Chris Hadfield.