سرعت فرار در مقابل سرعت مداری
سرعت فرار و سرعت مداری دو مفهوم بسیار مهم در فیزیک هستند. این مفاهیم در زمینه هایی مانند پروژه های ماهواره ای و علوم جوی بسیار مهم هستند. سرعت فرار دلیل این است که ما جو داریم و ماه جو ندارد. داشتن درک خوب در این مفاهیم برای برتری در زمینه های مرتبط حیاتی است. در این مقاله سعی شده است سرعت فرار با سرعت مداری، تعاریف، محاسبات، شباهت ها و در نهایت تفاوت ها مقایسه شود.
سرعت فرار
همانطور که از نظریه میدان گرانشی می دانیم، جسمی که جرم دارد همیشه هر جسم دیگری را که در فاصله محدودی از جسم قرار می گیرد جذب می کند.با افزایش فاصله، نیروی بین دو جسم با مربع معکوس فاصله کاهش می یابد. در بی نهایت، نیروی بین دو جسم صفر است. پتانسیل یک نقطه در اطراف یک جرم به عنوان کاری تعریف می شود که باید انجام شود تا یک جسم واحد جرم از بینهایت به نقطه داده شده برسد. از آنجایی که همیشه یک جاذبه وجود دارد، کاری که باید انجام شود منفی است. بنابراین، پتانسیل در یک نقطه همیشه منفی یا صفر است. انرژی بالقوه، پتانسیل ضرب شده در جرم جسم آورده شده است. سرعت فرار به عنوان سرعتی تعریف می شود که باید به یک جسم داده شود تا بدون هیچ نیروی دیگری آن را به بی نهایت فرستاد. از نظر انرژی، انرژی جنبشی ناشی از سرعت داده شده برابر با انرژی پتانسیل است. با این برابری، سرعت فرار را به عنوان جذر (2GM/r) بدست می آوریم. جایی که r فاصله شعاعی تا نقطه ای است که پتانسیل اندازه گیری می شود.
سرعت مداری
سرعت مداری سرعتی است که یک جسم باید حفظ کند تا در مدار خاصی قرار بگیرد.برای جسمی که در مداری با شعاع r حرکت می کند، سرعت مداری با جذر (F r/m) داده می شود که در آن F نیروی خالص به سمت داخل و m جرم جسم مداری است. نیروی درونی در یک سیستم جرمی GMm/r2 است، با جایگزین کردن آن، سرعت مداری را به عنوان جذر (GM/r) بدست می آوریم. این را نیز می توان با استفاده از بقای انرژی مکانیکی یک میدان محافظه کارانه اثبات کرد. لازم به ذکر است که سرعت مداری در حال تغییر جهت است. بنابراین، این در واقع شتاب است، اما بزرگی سرعت تغییر نمی کند. تلفات انرژی کوچک در فضا باعث کاهش این انرژی جنبشی می شود و سپس جسم به مدار پایین تری می آید تا ثابت شود.
تفاوت بین Escape Velocity و Orbital Velocity چیست؟
• سرعت فرار سرعتی است که برای فرار از سطح لازم است.
• سرعت مداری سرعت مورد نیاز برای نگه داشتن یک جسم در مدار است.
• هر دوی این کمیت ها مستقل از جسم متحرک هستند.
• با رسیدن جسم به بی نهایت سرعت فرار کاهش می یابد و در بینهایت سرعت صفر خواهد شد.
• سرعت مداری در سراسر مدار ثابت می ماند. سرعت مداری تغییر جهت می دهد.
