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質量mのオブジェクトは、惑星mおよび半径rの上の高さhから落とされますか?

さて、惑星の上の高さから落ちたオブジェクトの物理学を分解しましょう。これが分析できるものです:

1。オブジェクトに作用する力

* 重力: オブジェクトに作用する主力は、オブジェクト(質量m)と惑星(質量m)の間の重力です。この力は、ニュートンの普遍的な重力の法則によって与えられます。

f =g *(m * m) / r^2

どこ:

* gは重力定数です(約6.674 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)

* rは、オブジェクトの質量の中心と惑星の質量中心との間の距離です。

* 空気抵抗(今のところ無視): 簡単にするために、最初は空気抵抗を無視します。より現実的になりたい場合は、オブジェクトの形状、サイズ、惑星の大気の密度を考慮する必要があります。

2。加速

* 自由落下: 物体は重力のために自由落下しています。 重力による加速は次のとおりです。

a =f / m =g * m / r^2

* 可変加速: 加速は一定ではないことに注意してください。オブジェクトが惑星に近づくと増加します(Rが減少します)。

3。 計算時間と速度

* 統合: 惑星と最終速度に到達するのにかかる時間を得るには、加速度方程式を統合する必要があります。これは、単純な一定の加速問題よりも少し複雑です。

* ポテンシャルエネルギー: ポテンシャルエネルギーの概念を使用して、計算を簡素化できます。高さHでのオブジェクトのポテンシャルエネルギーは次のとおりです。

u =-g *(m * m) /(r + h)

ここで、rは惑星の半径です。オブジェクトが落ちると、このポテンシャルエネルギーは運動エネルギーに変換されます。

4。 考慮すべき重要なポイント:

* エスケープ速度: オブジェクトの初期速度が惑星の脱出速度よりも大きい場合、表面に落ちることはありません。エスケープ速度は次のように与えられます。

v_escape =√(2gm/r)

* 空気抵抗: 空気抵抗が重要な場合、オブジェクトが遅くなり、衝撃速度がそれなしで計算するものよりも低くなります。

これらの概念のいずれかをより詳細に調査したい場合、または特定の問題がある場合は、作業したい場合はお知らせください!

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