Vad är orbitalhastighet?

Anonim

"Faller också månen? Om det gör, varför har det inte kraschat in i jorden precis som äpplet? "Newton frågade sig själv efter att ha sett ett äpple falla från ett träd i ett kontemplativt humör. Månen, Newton senare insåg, faller. Det faller faktiskt ständigt mot jordens yta, men det kraschar inte eftersom det faller i samma takt som jorden kurver. Detta gör att månen bana oss. Vänta

.

Vad?

(Fotokredit: Pexels)

Orbitalhastighet

Eftersom kanonen skottar bollen i högre och högre hastigheter spårar bollen längre och längre paraboler, men nu täcker den inte bara den linjära ytan utan även den böjda ytan. Bollen reser sig därför horisontellt medan den linjära ytan trängs och vertikalt medan den faller på den krökta ytan.

Newton insåg att när bollen drivs med en viss magisk hastighet, kommer den aldrig att falla. Vid denna hastighet kommer bollen att spåra den linjära ytan; i princip reser det horisontellt, men aldrig vertikalt, eftersom så snart det faller, kurvor jorden under det: bollen faller i samma takt som jordkurvorna. Nu, eftersom kurvorna är delar av en stor cirkel, slutar bollens resa slutligen där den började; Det spårar hela cirkeln framgångsrikt eller kompletterar en bana. Denna magiska hastighet är känd som omloppshastighet.

Vid omloppshastighet emulerar jordens eller någon himmelsk kropps gravitationskraft en mala mot centrum (där all dess massa ligger) emulerar spänningen du utövar på ena änden av en sträng som gör att en sten knuten till den andra änden att svänga i cirklar runt dig : det blir centripetalkraften som driver en mån eller satellit runt den. Banan, det är absolut nödvändigt att komma ihåg, är inte en perfekt cirkel, utan snarare en ellips, precis som jordens omlopp runt solen. Krumningen av båda ellipserna eller vad som kallas tekniskt deras excentricitet är dock så liten att banorna verkar vara nästan cirkulära.

Man kan härleda från uttrycket som först, hastigheten minskar med r, omloppets avstånd från jordens mittpunkt. Det betyder att satelliter som kretsar närmare jordens yta måste röra sig snabbare än satelliterna, som kretsar längre bort. Månen, som ligger nästan 385 000 km bort, rider runt oss vid 1.002 km / s, medan Internationella rymdstationen (ISS), bara 400 km bort, fullbordar ett varv varje 1, 5 timme och kollar på 7, 67 km / s. För det andra är hastigheten oberoende av orbiterens massa m, vilket innebär att en multimilliontonmåne eller ett enkelgarnspik måste färdas med samma hastighet för att uppnå omlopp runt jorden (på samma avstånd, r, det vill säga) .

Slutligen kom ihåg att medan satelliter, naturliga eller artificiella, verkar resa horisontellt runt en planet, är de faktiskt i evigt fritt fall. Som ett resultat är de viktlösa (inte masslösa). Ja, månen väger hundratals miljoner ton på jorden, men i rymden, som roterar kring oss, väger det absolut ingenting, vilket är sant för ISS. Det är därför invånarna flyter även när de bara är 400 km över jordens yta. Varför är det så? Av samma skäl som invånarna i en ledig hiss som faller genom en byggnad flyter eller känner sig viktlösa. Deras vikt återställs emellertid, om golvet rör sina fötter när hissen kraschar, men detsamma kan inte sägas om månen eller satelliterna, för de faller oupphörligt.