Vận tốc thoát so với Vận tốc quỹ đạo
Vận tốc thoát và vận tốc quỹ đạo là hai khái niệm rất quan trọng trong vật lý. Những khái niệm này rất quan trọng trong các lĩnh vực như dự án vệ tinh và khoa học khí quyển. Vận tốc thoát là lý do tại sao chúng ta có bầu khí quyển và mặt trăng không có. Điều quan trọng là phải hiểu rõ về các khái niệm này để có thể vượt trội trong các lĩnh vực liên quan. Bài viết này sẽ cố gắng so sánh vận tốc thoát với vận tốc quỹ đạo, định nghĩa, tính toán, điểm tương đồng và cuối cùng là sự khác biệt của chúng.
Vận tốc thoát
Như chúng ta đã biết theo lý thuyết trường hấp dẫn, một vật thể có khối lượng luôn hút bất kỳ vật thể nào khác được đặt cách vật thể đó một khoảng hữu hạn. Khi tăng khoảng cách, lực giữa hai vật giảm đi với bình phương nghịch đảo của khoảng cách. Ở vô cực, hợp lực giữa hai vật bằng không. Thế năng của một điểm xung quanh một khối lượng được định nghĩa là công phải thực hiện để đưa một vật có khối lượng đơn vị từ vô cực đến điểm đã cho. Vì luôn có sự hấp dẫn nên công việc phải làm là tiêu cực; do đó, điện thế tại một điểm luôn âm hoặc bằng không. Thế năng là thế năng nhân với khối lượng vật mang lại. Vận tốc thoát được định nghĩa là vận tốc phải truyền cho một vật để đưa vật đó đến vô cùng mà không cần bất kỳ lực nào khác. Về cơ năng, động năng do vận tốc đã cho bằng thế năng. Theo đẳng thức này, chúng ta nhận được vận tốc thoát là căn bậc hai của (2GM / r). Trong đó r là khoảng cách xuyên tâm đến điểm đo được điện thế.
Vận tốc quỹ đạo
Vận tốc quỹ đạo là vận tốc mà một vật phải duy trì để đi trên một quỹ đạo nhất định. Đối với một vật đi trên quỹ đạo có bán kính r, vận tốc quỹ đạo được cho bằng căn bậc hai của (F r / m) trong đó F là lực hướng vào trong và m là khối lượng của vật trên quỹ đạo. Lực hướng vào trong một hệ khối lượng là GMm / r2Bằng cách thay thế này, chúng ta nhận được vận tốc quỹ đạo là căn bậc hai của (GM / r). Điều này cũng có thể được chứng minh bằng cách sử dụng bảo toàn năng lượng cơ học của một trường bảo toàn. Cần phải lưu ý rằng vận tốc quỹ đạo đang thay đổi hướng. Do đó, đây thực sự là gia tốc, nhưng độ lớn của tốc độ không thay đổi. Những tổn thất năng lượng nhỏ trong không gian làm cho động năng này bị giảm đi, và sau đó vật thể đi đến quỹ đạo thấp hơn để ổn định.
Sự khác biệt giữa Vận tốc Thoát và Vận tốc quỹ đạo là gì?
• Vận tốc thoát là vận tốc cần thiết để thoát ra khỏi bề mặt.
• Vận tốc quỹ đạo là vận tốc cần thiết để giữ một vật trên quỹ đạo.
• Cả hai đại lượng này đều độc lập với đối tượng chuyển động.
• Vận tốc thoát sẽ giảm khi vật đến vô cùng và ở vô cùng vận tốc sẽ bằng 0.
• Tốc độ quỹ đạo không đổi trong suốt quỹ đạo. Vận tốc quỹ đạo thay đổi hướng.
