Sự khác biệt giữa Vận tốc thoát và Vận tốc quỹ đạo

Vận tốc thoát vs Vận tốc quỹ đạo

Vận tốc thoát và vận tốc quỹ đạo là hai khái niệm rất quan trọng liên quan đến 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 có một sự hiểu biết tốt trong các khái niệm này để vượt trội trong các lĩnh vực có 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.

Vận tốc thoát

Như chúng ta đã biết từ lý thuyết trường hấp dẫn, một vật thể có khối lượng luôn thu hút bất kỳ vật thể nào khác được đặt trong một khoảng cách hữu hạn so với vật thể. Khi khoảng cách tăng lực giữa hai vật sẽ hạ xuống với bình phương nghịch đảo của khoảng cách. Ở vô cực, lực giữa hai vật bằng không. Tiềm năng của một điểm xung quanh một khối lượng được định nghĩa là công việc phải được thực hiện để đưa một vật thể có khối lượng đơn vị từ vô cực đến điểm đã cho. Vì luôn có một sự hấp dẫn, công việc phải được thực hiện là tiêu cực; do đó, tiềm năng tại một điểm luôn âm hoặc bằng không. Năng lượng tiềm năng là tiềm năng nhân với khối lượng của vật thể mang lại. Vận tốc thoát được định nghĩa là vận tốc phải được trao cho một vật thể để gửi nó đến vô tận mà không cần bất kỳ lực nào khác. Về mặt năng lượng, động năng do vận tốc đã cho bằng với thế năng. Bằng cách này, chúng ta có được vận tốc thoát là căn bậc hai của (2GM / r). Trong đó r là khoảng cách xuyên tâm đến điểm tiềm năng được đo.

Vận tốc quỹ đạo

Vận tốc quỹ đạo là vận tốc mà một vật thể phải duy trì để ở trên một quỹ đạo nhất định. Đối với một vật đi trên quỹ đạo có bán kính r, vận tốc quỹ đạo được cho bởi căn bậc hai của (F r / m) trong đó F là lực hướng vào trong và m là khối lượng của vật thể quỹ đạo. Lực hướng vào trong một hệ thống khối lượng là GMm / r².  Bằng cách thay thế điều này, chúng ta có 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 tồn năng lượng cơ học của một lĩnh vực bảo thủ. Cần lưu ý rằng vận tốc quỹ đạo đang thay đổi hướng. Do đó, đây thực sự là gia tốc, nhưng cường độ của tốc độ không thay đổi. Mất năng lượng nhỏ trong không gian làm cho động năng này bị giảm, và sau đó vật thể đến quỹ đạo thấp hơn để ổn định.