Escape Velocity vs Orbital Velocity
Ontsnappingssnelheid en omloopsnelheid zijn twee zeer belangrijke concepten in de natuurkunde. Deze concepten zijn erg belangrijk op gebieden zoals satellietprojecten en atmosferische wetenschap. De ontsnappingssnelheid is de reden waarom we een atmosfeer hebben en de maan niet. Het is essentieel om een goed begrip van deze concepten te hebben om uit te blinken op relevante gebieden. Dit artikel zal proberen de ontsnappingssnelheid te vergelijken met de omloopsnelheid, hun definities, berekeningen, overeenkomsten en tenslotte verschillen.
Ontsnappingssnelheid
Zoals we weten uit de zwaartekrachtveldtheorie, trekt een object met een massa altijd een ander object aan dat op een eindige afstand van het object is geplaatst. Naarmate de afstand groter wordt, neemt de kracht tussen de twee objecten af met het inverse kwadraat van de afstand. Op oneindig is de kracht tussen de twee objecten nul. De potentiaal van een punt rond een massa wordt gedefinieerd als het werk dat moet worden gedaan om een object met eenheidsmassa van oneindig naar het gegeven punt te brengen. Omdat er altijd een aantrekkingskracht is, is het werk dat gedaan moet worden negatief; daarom is de potentiaal op een punt altijd negatief of nul. Potentiële energie is het potentieel vermenigvuldigd met de massa van het meegebrachte object. De ontsnappingssnelheid wordt gedefinieerd als de snelheid die aan een object moet worden gegeven om het zonder enige andere kracht naar het oneindige te sturen. In termen van energie is de kinetische energie als gevolg van de gegeven snelheid gelijk aan de potentiële energie. Door deze gelijkheid krijgen we de ontsnappingssnelheid als de vierkantswortel van (2GM/r). Waarbij r de radiale afstand is tot het punt waar de potentiaal wordt gemeten.
Omloopsnelheid
De baansnelheid is de snelheid die een object moet aanhouden om in een bepaalde baan te komen. Voor een object dat in een baan met straal r gaat, wordt de baansnelheid gegeven door de vierkantswortel van (F r / m) waarbij F de netto binnenwaartse kracht is en m de massa van het baanobject. De binnenwaartse kracht in een massasysteem is GMm/r2 Door dit te vervangen krijgen we de omloopsnelheid als de vierkantswortel van (GM/r). Dit kan ook worden bewezen met behulp van mechanische energiebesparing van een conservatief veld. Opgemerkt moet worden dat de omloopsnelheid van richting verandert. Daarom is dit eigenlijk versnelling, maar de grootte van de snelheid verandert niet. Kleine energieverliezen in de ruimte zorgen ervoor dat deze kinetische energie wordt verminderd, en dan komt het object naar een lagere baan om te stabiliseren.
Wat is het verschil tussen Escape Velocity en Orbital Velocity?
• Ontsnappingssnelheid is de snelheid die nodig is om van een oppervlak te ontsnappen.
• Omloopsnelheid is de snelheid die nodig is om een object in een baan om de aarde te houden.
• Beide grootheden zijn onafhankelijk van het bewegende object.
• De ontsnappingssnelheid zal afnemen als het object oneindig bereikt en bij oneindig zal de snelheid nul zijn.
• De baansnelheid blijft constant gedurende de hele baan. De omloopsnelheid verandert van richting.
