Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat is de maximaal mogelijke impactsnelheid op oppervlakte -aarde voor een verre lichaam aanvankelijk in rust dat alleen door zwaartekracht valt?

De maximaal mogelijke impactsnelheid voor een lichaam dat uit rust naar de aarde valt, wordt bepaald door ontsnappingssnelheid . Dit is waarom:

* ontsnappingssnelheid: Dit is de minimale snelheid die een object nodig heeft om te ontsnappen aan de zwaartekracht van een planeet of ander hemelse lichaam en nooit meer terug te keren. Het is alsof je een bal recht omhoog gooit - als je hem snel genoeg gooit, blijft het voor altijd omhoog gaan.

* achteruit vallen: Als een object in eerste instantie in rust is * ver * weg van de aarde, is het effectief "terug" terug naar de aarde vanwege de zwaartekracht. De maximale snelheid die het zou kunnen bereiken is de snelheid die het zou hebben als het * gewoon * op die afstand van de aarde ontsnapte.

Berekening:

Escape Velocity (V) wordt berekend met behulp van de volgende formule:

v =√ (2 g/r)

Waar:

* G is de zwaartekrachtconstante (6.674 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)

* M is de massa van de aarde (5.972 x 10^24 kg)

* r is de afstand van het midden van de aarde tot het object (in dit geval zeer groot)

Omdat het object ver weg is, is de waarde van R erg groot. Naarmate R oneindig nadert, benadert de ontsnappingssnelheid nul. Dit betekent dat de maximaal mogelijke impactsnelheid voor een object dat op een oneindige afstand van rust valt, ongeveer de ontsnappingssnelheid aan het aardoppervlak is .

Ontsnappingssnelheid aan het aardoppervlak:

Gebruik de bovenstaande formule en de straal van de aarde (r =6,371.000 meter):

v =√ (2 * 6.674 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 * 5.972 x 10^24 kg / 6,371.000 m)

v ≈ 11,180 m/s of ongeveer 40.200 km/u

belangrijke opmerkingen:

* Deze berekening veronderstelt geen luchtweerstand. In werkelijkheid zou luchtweerstand het object aanzienlijk vertragen als het de aarde nadert.

* De werkelijke impactsnelheid zou afhangen van het traject van het object en de beginafstand tot de aarde.

Laat het me weten als je de impactsnelheid wilt verkennen voor een specifieke afstand van de aarde!