自由で推進力のない物体が本体の重力から逃れ、そこから無限の距離に到達するのに必要な最低速度は、天力学では脱出速度または脱出速度として知られています。速度は主要な物体の質量に応じて増加し、主要な物体からの距離に応じて減少します。
脱出速度
「地球の重力場から逃れるために物体が移動しなければならない速度。」これは下向きの重力によるものです。アイテムはより高い高さまで上昇し、初期速度が向上して戻ってきます。オブジェクトの開始速度を上げ続けると、最終的には地面に戻るのをやめます。重力のクラッチから逃れることができます。物体が地球の重力場を出るときの初速度は E.V. と呼ばれます。
脱出速度式
E.V.は物体の最初の運動エネルギーを表し、地球の表面から無限の距離に物体を推進します。
軌道速度
地球の軌道上の物体の運動は軌道運動として知られています。軌道速度は、物体が地球の軌道を周回する速度です。重力場では、それは一定のままです。地球は、他のいくつかの惑星とともに、ほぼ円形のコースで太陽を周回しています。人間が打ち上げた人工衛星も、ほぼ円形の軌道をたどって地球を回っています。軌道運動は、このタイプの運動の名前です。この速度の式は次のとおりです:
地球の周りを円軌道で移動する衛星を考えてみましょう。衛星の質量はm、軌道速度はvoです。地球の質量はM、軌道の半径はr°です。衛星を軌道上に維持するには、次のように計算される求心力が必要です。
概要
脱出速度の存在は、エネルギー保存と有限深度エネルギー場の結果です。移動するアイテムが特定の総エネルギーを持ち、保守的な力 (静的重力場など) の影響を受ける場合、オブジェクトはその総エネルギーを持つ位置と速度の組み合わせにのみ到達できます。より高い位置エネルギーを持つ場所にはまったく到達できません。オブジェクトの速度 (運動エネルギー) を増加させると、実行可能な目的地の範囲が広がり、十分なエネルギーがあれば目的地は無限になります。
脱出速度と軌道速度の関係
脱出速度と軌道速度の基本的な違いは次のとおりです。脱出速度とは、物体が地球の重力場から逃れるために移動しなければならない速度です。速度は 11 km/s です。衛星が地球の軌道を移動するために必要な速度は、軌道速度として知られています。速度は 8 km/s または 29000 km/h です。
天体物理学では、脱出速度と軌道速度の関係は次のように与えられます:
どこで
Ve は、km/s を使用した脱出速度の尺度です。
Vo は、km/s を使用した軌道速度の尺度です。
脱出速度 =2×軌道速度であることがわかっています。これは、脱出速度が軌道速度に比例することを意味します。体の大きな人にとって、これは次のことを意味します:
軌道速度が増加すると、脱出速度も増加し、その逆も同様です。
軌道速度が低下すると、脱出速度も低下し、その逆も同様です。
後で説明するように、この脱出速度は、惑星や月の移動面ではなく、回転しない座標系に関連していることに注意することが重要です。
回転体から
脱出する物体が移動する方向は、回転体の表面に対する脱出速度に影響します。赤道での地球の自転速度は 465 m/s であるため、赤道から東に接線方向に発射されたロケットは、赤道から西に接線方向に発射されたロケットが脱出するために、約 10.735 km/秒の初速度を必要とします。赤道から西に接線方向に打ち上げられたロケットは、打ち上げ時の移動面に対して約 11.665 km/s の初期速度を必要とします。
周回中の物体から
特定の高さでの脱出速度は、同じ高さの円軌道の速度の sqrt 2 倍の表示スタイルになります (これを円軌道の速度方程式と比較してください)。これは、そのような軌道にある物体が、無限遠に関してその運動エネルギーのマイナス 2 倍の位置エネルギーを持っているためです。一方、位置エネルギーと運動エネルギーの合計は、脱出するために少なくともゼロでなければなりません。第一宇宙速度は円軌道速度と呼ばれることもあるが、この文脈では脱出速度は第二宇宙速度と呼ばれる。
結論
大きな物体の重力ポテンシャルを克服し、無限に脱出するために必要な最小速度は、脱出速度と呼ばれます。物体が巨大な物体の周りを一周する速度は、軌道速度として知られています。軌道速度と脱出速度は比例関係にあります。
