Verschil tussen ontsnappingssnelheid en orbitale snelheid

Escape Velocity versus Orbital Velocity

Escape-snelheid en orbital-snelheid zijn twee zeer belangrijke concept betrokken 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 er geen heeft. Het is essentieel om een ​​goed begrip te hebben van deze concepten om uit te blinken in relevante velden. Dit artikel zal proberen om de ontsnappingssnelheid te vergelijken met de omloopsnelheid, hun definities, berekeningen, overeenkomsten en tenslotte verschillen.

Ontsnappingssnelheid

Zoals we weten van de zwaartekrachtsveldentheorie, trekt een object met een massa altijd een ander object aan dat op een eindige afstand van het object wordt geplaatst. Naarmate de afstand toeneemt, neemt de kracht tussen de twee objecten af ​​met het inverse kwadraat van de afstand. Bij oneindig is de kracht tussen de twee objecten nul. Het potentieel van een punt rond een massa wordt gedefinieerd als het werk dat moet worden gedaan om een ​​voorwerp van eenheidsmassa van oneindigheid naar het gegeven punt te brengen. Omdat er altijd een attractie is, moet het werk negatief zijn; daarom is de potentiaal op een punt altijd negatief of nul. Potentiële energie is het potentieel vermenigvuldigd met de massa van het gebrachte voorwerp. De ontsnappingssnelheid wordt gedefinieerd als de snelheid die aan een voorwerp 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). Waar r de radiale afstand tot het punt is, wordt de potentiaal gemeten.

Orbital Velocity

De orbitale snelheid is de snelheid die een object moet handhaven om in een bepaalde baan te zijn. Voor een object dat op een baan met straal r gaat, wordt de omloopsnelheid gegeven door de vierkantswortel van (F r / m) waarbij F de netto inwaartse kracht is en m de massa van het orbitale object is. De inwaartse kracht in een massasysteem is GMm / r².  Door dit te vervangen, krijgen we de orbitale snelheid als de vierkantswortel van (GM / r). Dit kan ook worden aangetoond met behulp van mechanische energiebehoud van een conservatief veld. Opgemerkt moet worden dat de orbitale snelheid de richting verandert. Daarom is dit eigenlijk een versnelling, maar de snelheid verandert niet. Kleine energieverliezen in de ruimte veroorzaken dat deze kinetische energie wordt verminderd, en dan komt het object in een lagere baan om te stabiliseren.