衛星が地球の軌道を周回するとき、衛星は運動エネルギーと位置エネルギーの両方を持っています。そして、これら両方のエネルギーの合計が、物体、つまり宇宙で回転する人工衛星の全機械的エネルギーを構成します。したがって、衛星の総機械エネルギーは次のように計算できます。
=衛星の位置エネルギー + 衛星の運動エネルギー
位置エネルギーの大きさは、宇宙のさまざまなオブジェクトによって異なります。衛星の位置エネルギーについても同じことが言えます。衛星に蓄えられたエネルギーの量を調べるための最も一般的な要因には、衛星の質量、地球の中心からの距離、および重力による加速度が含まれます。
物体のポテンシャル エネルギー
物理学の理論では、物体の位置エネルギーは、物体の相対位置に応じて体のさまざまな部分に蓄えられるエネルギーとして定義できます。簡単に言えば、位置エネルギーは、ある特定の位置から別の位置にオブジェクトを移動するために使用されるエネルギーの形として定義できます。オブジェクトが静止していて、その特定の瞬間にその位置を変更する外力が加えられていない場合、そのオブジェクトで構成されるエネルギーは、その位置エネルギーとして定義されます。
たとえば、現在動いていないため、固定位置に立っている岩。エネルギーは位置エネルギーの形で保存されますが、外力が加えられて位置が変化し始めると、保存された位置エネルギーが徐々に運動エネルギーに変換され始めます。
別の例として、海に静止している船が静止していて、水や風の流れ、または船員によって加えられた機械的な力などの外力に含まれていない場合があります。それに蓄えられたエネルギーの量は位置エネルギーと呼ばれますが、それは動いていない瞬間までです.静止状態から運動状態に変わる瞬間、蓄えられた位置エネルギーが運動エネルギーに変換され始めます。
オブジェクトに蓄えられる位置エネルギーの量は、その質量のみに依存するため、すべてのオブジェクトで異なります。 10 ミリグラムの石であろうと、1000 トンの船であろうと。エネルギーの量を見つける方法は、地球の表面でも宇宙でも、周囲のすべての物体で同じです.
オブジェクトのポテンシャル エネルギーは、次の式で計算できます =m×g×h
m =オブジェクトの質量
g =重力による加速度と
h =オブジェクトの高さまたは距離
衛星の位置エネルギーとは?
宇宙のすべての物体について言えば、最良の説明のために参考にすることができるものの1つは衛星です.宇宙に打ち上げられるときは、その時点で慎重に検討しなければならない要素がたくさんあります。機械的な故障がないように、十分に計算された質量さえあるはずです。
衛星の位置エネルギーについて話すとき、それが意味するのは、衛星が打ち上げられている間、つまり、外力が加えられる前に衛星に蓄えられたエネルギーです。衛星は静止位置にあり、動いていませんでした。まだ。力が加えられると、状態が変化し、蓄積された位置エネルギーは、体内で引き起こされた動きにより運動エネルギーに変換され始めました.
人工衛星は、地球の軌道を周回し続ける物体です。衛星は回転しているので、運動エネルギーを持っているはずですが、地球の重力場では静止した物体として機能します。したがって、位置エネルギーも持っています。それが地球の周りを回転するとき、その機能をよりよく理解するために時々計算しなければならない位置エネルギーがまだそこにあります.距離が非常に長いため、間違いや混乱を避けるために、わかりやすい方法を使用することを念頭に置く必要があります。
衛星の位置エネルギーを計算する方法
衛星の本体に存在する位置エネルギーは、与えられた式、つまり、位置エネルギー =-GmM/R
で計算できます。ここで、G =万有引力定数 (6.67408×10–¹¹ m³ /kg/s²)
M =地球の質量
m =衛星の質量
R =地球の半径 + 地球表面から衛星までの距離
衛星の位置エネルギーを例に取ると、衛星の質量は 1000 kg、地球の質量 =5.28×10²⁴ kg、衛星と地球の中心間の距離は 6878000 km となります。
次に、ポテンシャルエネルギーは次のように計算できます
=-6.67×10–¹¹ ×1000× 5.28×10²⁴ / 6878000
=-5.80×1010 j.
結論
上記の手順から、地球表面上の衛星の位置エネルギーを計算できるようになりました。ここで、総エネルギー、つまり衛星の運動エネルギーと位置エネルギーの合計が負の符号で書かれていることに注意することも重要です.
