Різниця між швидкістю втечі та орбітальною швидкістю

Швидкість втечі проти орбітальної швидкості

Швидкість втечі та орбітальна швидкість - це два дуже важливих поняття, що беруть участь у фізиці. Ці концепції дуже важливі в таких сферах, як супутникові проекти та наука про атмосферу. Швидкість втечі є причиною того, що в нас атмосфера, а Місяць не має. Важливо добре розуміти ці поняття, щоб досягти успіху у відповідних галузях. Ця стаття спробує порівняти швидкість втечі з орбітальною швидкістю, їх визначеннями, розрахунками, подібністю та, нарешті, різницями.

Швидкість втечі

Як ми знаємо з теорії гравітаційного поля, об'єкт, що має масу, завжди притягує будь-який інший об'єкт, який знаходиться в кінцевій відстані від об'єкта. Зі збільшенням відстані сила між двома об'єктами зменшується із зворотним квадратом відстані. У нескінченності сила між двома об'єктами дорівнює нулю. Потенціал точки навколо маси визначається як робота, яку необхідно виконати для приведення об'єкта одиничної маси від нескінченності до заданої точки. Оскільки завжди є привабливість, робота, яку потрібно робити, є негативною; отже, потенціал у точці завжди негативний або нульовий. Потенційна енергія - це потенціал, помножений на масу принесеного об'єкта. Швидкість втечі визначається як швидкість, яку необхідно надати об’єкту, щоб відправити його у нескінченність без будь-якої іншої сили. За енергією кінетична енергія, обумовлена ​​заданою швидкістю, дорівнює потенційній енергії. За допомогою цієї рівності ми отримуємо швидкість втечі як квадратний корінь (2GM / r). Де r - радіальна відстань до точки, вимірюється потенціал.

Орбітальна швидкість

Орбітальна швидкість - це швидкість, яку повинен підтримувати об’єкт, щоб перебувати на певній орбіті. Для об’єкта, що йде по орбіті з радіусом r, швидкість орбіти задається квадратним коренем (F r / m), де F - чиста внутрішня сила, а m - маса орбітального об'єкта. Внутрішня сила в масовій системі - ГМм / р².  Підставляючи це, ми отримуємо орбітальну швидкість як квадратний корінь (GM / r). Це також можна довести, використовуючи механічне енергозбереження консервативного поля. Потрібно зазначити, що орбітальна швидкість змінює напрямок. Тому це насправді є прискоренням, але величина швидкості не змінюється. Невеликі втрати енергії в космосі призводять до зменшення цієї кінетичної енергії, і тоді об'єкт виходить на нижчу орбіту для стабілізації.