Fluchtgeschwindigkeit vs. Orbitalgeschwindigkeit
Fluchtgeschwindigkeit und Umlaufgeschwindigkeit sind zwei sehr wichtige Konzepte in der Physik. Diese Konzepte sind in Bereichen wie Satellitenprojekten und Atmosphärenforschung sehr wichtig. Die Fluchtgeschwindigkeit ist der Grund, warum wir eine Atmosphäre haben und der Mond keine hat. Es ist von entscheidender Bedeutung, diese Konzepte gut zu verstehen, um in relevanten Bereichen hervorragende Leistungen zu erbringen. In diesem Artikel wird versucht, die Fluchtgeschwindigkeit mit der Umlaufgeschwindigkeit, ihren Definitionen, Berechnungen, Ähnlichkeiten und schließlich Unterschieden zu vergleichen.
Fluchtgeschwindigkeit
Wie wir aus der Gravitationsfeldtheorie wissen, zieht ein Objekt mit einer Masse immer jedes andere Objekt an, das sich in einer endlichen Entfernung von dem Objekt befindet. Mit zunehmendem Abstand nimmt die Kraft zwischen den beiden Objekten mit dem umgekehrten Quadrat des Abstands ab. Im Unendlichen ist die Kraft zwischen den beiden Objekten Null. Das Potential eines Punktes um eine Masse ist definiert als die Arbeit, die verrichtet werden muss, um ein Objekt der Einheitsmasse aus dem Unendlichen an den gegebenen Punkt zu bringen. Da es immer eine Anziehungskraft gibt, ist die Arbeit, die getan werden muss, negativ; daher ist das Potential an einem Punkt immer negativ oder Null. Potenzielle Energie ist das Potenzial multipliziert mit der Masse des eingebrachten Objekts. Die Fluchtgeschwindigkeit ist definiert als die Geschwindigkeit, die einem Objekt gegeben werden muss, um es ohne andere Kraft ins Unendliche zu schicken. In Bezug auf die Energie ist die kinetische Energie aufgrund der gegebenen Geschwindigkeit gleich der potentiellen Energie. Durch diese Gleichheit erh alten wir die Fluchtgeschwindigkeit als Quadratwurzel von (2GM/r). Wobei r der radiale Abstand zu dem Punkt ist, an dem das Potential gemessen wird.
Orbitalgeschwindigkeit
Die Orbitalgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die ein Objekt beibeh alten muss, um auf einer bestimmten Umlaufbahn zu sein. Für ein Objekt, das sich auf einer Umlaufbahn mit dem Radius r befindet, ist die Umlaufgeschwindigkeit durch die Quadratwurzel von (F r / m) gegeben, wobei F die nach innen gerichtete Nettokraft und m die Masse des umlaufenden Objekts ist. Die nach innen gerichtete Kraft in einem Massesystem ist GMm/r2 Durch Einsetzen erh alten wir die Umlaufgeschwindigkeit als Quadratwurzel von (GM/r). Dies kann auch durch mechanische Energieerh altung eines konservativen Feldes nachgewiesen werden. Es muss beachtet werden, dass die Umlaufgeschwindigkeit die Richtung ändert. Daher ist dies tatsächlich eine Beschleunigung, aber die Größe der Geschwindigkeit ändert sich nicht. Kleine Energieverluste im Weltraum führen dazu, dass diese kinetische Energie abgebaut wird und das Objekt dann auf eine niedrigere Umlaufbahn kommt, um sich zu stabilisieren.
Was ist der Unterschied zwischen Fluchtgeschwindigkeit und Orbitalgeschwindigkeit?
• Fluchtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um von einer Oberfläche zu entkommen.
• Umlaufgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um ein Objekt in einer Umlaufbahn zu h alten.
• Beide Größen sind unabhängig vom sich bewegenden Objekt.
• Die Fluchtgeschwindigkeit verringert sich, wenn das Objekt unendlich wird, und im Unendlichen ist die Geschwindigkeit Null.
• Die Orbitalgeschwindigkeit bleibt während der gesamten Umlaufbahn konstant. Die Orbitalgeschwindigkeit ändert die Richtung.
