概念を理解する
* 軌道速度: オブジェクト(衛星など)が移動する必要がある速度は、別のオブジェクト(惑星のような)の周りに安定した軌道を維持します。
* 中心力: 円形の経路の中心に向かってオブジェクトを引っ張る力。軌道の場合、この力は重力によって提供されます。
* 重力: 質量のある2つのオブジェクト間の魅力の力。
式
軌道速度(v)は、次の式を使用して計算できます。
v =√(gm/r)
どこ:
* V: 軌道速度(m/s)
* g: 重力定数(6.674×10⁻¹¹N⋅m²/kg²)
* m: 中央体の質量(例:惑星)(kg)
* r: 軌道半径(中央体の中心から軌道オブジェクトまでの距離)(m)
派生
式は、オブジェクトを軌道に入れてオブジェクトと中心体の間の重力に保つために必要な中心力力を等しくすることによって導出されます。
* Centripetal Force(fc)=mv²/r (ここで、mは軌道オブジェクトの質量です)
* 重力(fg)=gmm/r²
これらの2つの力を互いに等しく設定します。
mv²/r =gmm/r²
Vの簡素化と解決:
v²=gm/r
v =√(gm/r)
例
国際宇宙ステーション(ISS)軌道の地球の軌道速度を計算しましょう。
* m(地球の質量): 5.972×10²⁴kg
* r(ISS Orbital radius): 6,771 km(4200マイル) + 400 km(250マイル)=7,171 km =7,171,000 m
* g: 6.674×10⁻¹¹N⋅m²/kg²
v =√(6.674×10⁻¹¹N⋅m² /kg² * 5.972×10²kg / 7,171,000 m)
V≈7,660m/s(約17,100 mph)
重要なメモ
*この式は円形の軌道を想定しています。楕円形の軌道の場合、速度は軌道の位置によって異なります。
*このフォーミュラは、大気抗力の影響を無視します。
*軌道速度は、軌道オブジェクトの質量に依存しません。
軌道速度に関連する特定の例や計算を調べたい場合はお知らせください!