Diferența dintre viteza de evacuare și viteza orbitală

Viteza de evacuare vs viteza orbitală

Viteza de evacuare și viteza orbitală sunt două concepte foarte importante implicate în fizică. Aceste concepte sunt foarte importante în domenii precum proiectele de satelit și științele atmosferice. Viteza de scăpare este motivul pentru care avem o atmosferă și luna nu are una. Este vital să avem o bună înțelegere în aceste concepte pentru a excela în domenii relevante. Acest articol va încerca să compare viteza de evacuare cu viteza orbitală, definițiile, calculele, asemănările și, în final, diferențele.

Viteza de evacuare

După cum știm din teoria câmpului gravitațional, un obiect care are o masă atrage întotdeauna orice obiect care se află într-o distanță finită de obiect. Pe măsură ce distanța crește, forța dintre cele două obiecte scade cu pătratul invers al distanței. La infinit, forța dintre cele două obiecte este zero. Potențialul unui punct în jurul unei mase este definit ca fiind lucrarea care trebuie făcută pentru a aduce un obiect al masei unității de la infinit la punctul dat. Întrucât există întotdeauna o atracție, munca trebuie făcută este negativă; prin urmare, potențialul la un punct este întotdeauna negativ sau zero. Energia potențială este potențialul înmulțit cu masa obiectului adus. Viteza de scăpare este definită ca viteza care trebuie dată unui obiect pentru a-l trimite la infinit fără altă forță. În ceea ce privește energia, energia cinetică datorată vitezei date este egală cu energia potențială. Prin această egalitate, obținem viteza de evacuare ca rădăcină pătrată a (2GM / r). Unde r este distanța radială până la punctul, potențialul este măsurat.

Viteza orbitală

Viteza orbitală este viteza pe care un obiect trebuie să o mențină pentru a fi pe o anumită orbită. Pentru un obiect care merge pe o orbită cu raza r, viteza orbitală este dată de rădăcina pătrată a lui (F r / m) unde F este forța interioară netă și m este masa obiectului orbital. Forța interioară într-un sistem de masă este GMm / r².  Înlocuind aceasta, obținem viteza orbitală ca rădăcină pătrată (GM / r). Acest lucru poate fi demonstrat și prin conservarea energiei mecanice a unui câmp conservator. Trebuie remarcat faptul că viteza orbitală schimbă direcția. De aceea, aceasta este de fapt o accelerație, dar magnitudinea vitezei nu se schimbă. Pierderile mici de energie în spațiu determină reducerea acestei energii cinetice și apoi obiectul ajunge la o orbită mai mică pentru a se stabiliza.