Разница между скоростью побега и орбитальной скоростью

Скорость побега против Орбитальной Скорости

Скорость побега и орбитальная скорость - два очень важных понятия, связанных с физикой. Эти концепции очень важны в таких областях, как спутниковые проекты и наука об атмосфере. Скорость побега - причина, по которой у нас есть атмосфера, а у луны ее нет. Очень важно иметь хорошее понимание этих концепций, чтобы добиться успеха в соответствующих областях. В этой статье мы попытаемся сравнить скорость выхода с орбитальной скоростью, их определения, расчеты, сходства и, наконец, различия.

Escape Velocity

Как мы знаем из теории гравитационного поля, объект, имеющий массу, всегда притягивает любой другой объект, который находится на конечном расстоянии от объекта. По мере увеличения расстояния сила между двумя объектами уменьшается с обратным квадратом расстояния. На бесконечности сила между двумя объектами равна нулю. Потенциал точки вокруг массы определяется как работа, которую необходимо выполнить, чтобы доставить объект единичной массы из бесконечности в данную точку. Поскольку всегда есть привлекательность, работа должна быть отрицательной; следовательно, потенциал в точке всегда отрицателен или равен нулю. Потенциальная энергия - это потенциал, умноженный на массу принесенного объекта. Скорость выхода определяется как скорость, которая должна быть дана объекту, чтобы отправить его на бесконечность без какой-либо другой силы. С точки зрения энергии, кинетическая энергия, обусловленная данной скоростью, равна потенциальной энергии. Из этого равенства мы получаем скорость убега как квадратный корень из (2GM / r). Где r - радиальное расстояние до точки, где измеряется потенциал.

Орбитальная скорость

Орбитальная скорость - это скорость, которую объект должен поддерживать, чтобы находиться на определенной орбите. Для объекта, движущегося по орбите с радиусом r, орбитальная скорость задается квадратным корнем из (F r / m), где F - чистая внутренняя сила, а m - масса орбитального объекта. Внутренняя сила в системе масс GMm / r².  Подставляя это, мы получаем орбитальную скорость как квадратный корень из (GM / r). Это также может быть доказано с помощью механического сохранения энергии консервативного поля. Следует отметить, что орбитальная скорость меняет направление. Поэтому на самом деле это ускорение, но величина скорости не меняется. Небольшие потери энергии в космосе приводят к уменьшению этой кинетической энергии, и затем объект выходит на более низкую орбиту для стабилизации..