Différence entre la vitesse d'échappement et la vitesse orbitale

Échappement de la vitesse vs vitesse orbitale

La vitesse d'échappement et la vitesse orbitale sont deux concepts très importants impliqués dans la physique. Ces concepts sont très importants dans des domaines tels que les projets satellites et les sciences atmosphériques. La vitesse d'évasion est la raison pour laquelle nous avons une atmosphère et la lune n'en a pas. Il est essentiel d'avoir une bonne compréhension dans ces concepts afin d'exceller dans les domaines pertinents. Cet article essaiera de comparer la vitesse d'échappement avec la vitesse orbitale, leurs définitions, leurs calculs, leurs similitudes et enfin les différences.

Vitesse d'échappement

Comme nous le savons de la théorie des champs gravitationnels, un objet ayant une masse attire toujours tout autre objet qui est placé à une distance finie de l'objet. À mesure que la distance augmente, la force entre les deux objets s'abaisse avec le carré inverse de la distance. À Infinity, la force entre les deux objets est nul. Le potentiel d'un point autour d'une masse est défini comme l'œuvre qui doit être effectuée pour apporter un objet de masse unitaire de l'infini au point donné. Puisqu'il y a toujours une attraction, le travail doit être fait est négatif; Par conséquent, le potentiel à un point est toujours négatif ou zéro. L'énergie potentielle est le potentiel multiplié par la masse de l'objet amené. La vitesse d'échappement est définie comme la vitesse qui doit être donnée à un objet afin de l'envoyer à l'infini sans autre force. En termes d'énergie, l'énergie cinétique due à la vitesse donnée est égale à l'énergie potentielle. Par cette égalité, nous obtenons la vitesse d'évasion comme racine carrée de (2 gm / r). Où r est la distance radiale jusqu'au point le potentiel est mesuré.

Vitesse orbitale

La vitesse orbitale est la vitesse qu'un objet doit maintenir pour être sur une certaine orbite. Pour un objet allant sur une orbite avec RADIUS R, la vitesse orbitale est donnée par la racine carrée de (f r / m) où F est la force intérieure nette et m est la masse de l'objet orbital. La force intérieure dans un système de masse est GMM / R².  En substituant cela, nous obtenons la vitesse orbitale comme racine carrée de (GM / R). Cela peut également être prouvé en utilisant la conservation de l'énergie mécanique d'un champ conservateur. Il faut noter que la vitesse orbitale change la direction. Par conséquent, c'est en fait l'accélération, mais l'ampleur de la vitesse ne change pas. Les petites pertes d'énergie dans l'espace provoquent la réduction de cette énergie cinétique, puis l'objet arrive à une orbite inférieure afin de se stabiliser.